自由面对拍动翼海流能采集系统影响研究
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摘要
本文对自由面附近运行的拍动翼海流能采集系统进行了数值模拟。使用VOF方法进行界面捕捉,采用二维NACA0015翼型模拟水翼运动,水翼运动是升沉运动和俯仰运动的耦合运动。雷诺数取为900,水翼拍动通过动网格实现。计算结果显示,自由面的存在对拍动翼升力和转矩都有影响。由于水翼和自由面的相互作用,水翼一个周期内前半个周期和后半个周期的升力和转矩不再关于x轴对称。与无自由面相比,自由面使前半个周期升力在一定程度上增加,后半个周期升力在一定程度上减小。同时,自由面对水翼所受升力的影响与水翼的运动状态有关。当水翼向远离自由面运动时自由面对升力影响更大,当水翼向靠近自由面运动时影响与前者相比较小。转矩受自由面影响与升力具有类似的规律。当水翼布置得离自由面越来越远时,水翼的升力和转矩变化曲线趋近于无自由面的工况。由于自由面对水翼升力和和转矩的改变,当水翼在自由面附近运行时,能量采集效率有所提升。另外,水翼离自由面较近时,水翼尾涡会与自由面相互作用,改变了自由面的形状。
引文