尾缘襟翼振荡水翼的水动力特性

发布时间：2024-03-25 05:38

　　为了提高振荡水翼的能量提取效率,提出一种带尾缘襟翼的振荡水翼结构,在传统水翼的后端加装尾缘襟翼,利用尾缘襟翼的摆动达到提高功率的目的。建立襟翼摆动的运动方程并对等效攻角方程进行推导。利用CFD软件中的动态和移动网格技术对模型进行数值模拟。仿真结果显示,尾缘襟翼结构增加水翼翼型的拱度,使水翼的攻角增加,进而增加振荡水翼的升力系数和时均功率系数。推导的等效攻角公式与模拟结果一致,等效攻角公式能够较好的预示模拟结果。尾缘襟翼的摆动负功在整个振荡水翼采集功率中占的比例很小。

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【部分图文】：

图1传统水翼与尾缘襟翼水翼的对比

图1为振荡水翼的几何结构,c为弦长,Xa为俯仰轴距离水翼前缘距离,尾缘襟翼振荡水翼分为两部分,第一部分定义为主水翼,下标为p,第二部分定义为尾缘襟翼,下标为f,整体水翼下标为h。传统水翼运动方程如下:

图2几何和运动学参数

襟翼振荡水翼运动具体过程可以描述为,在0～3/8T内襟翼相对主翼静止,以此来增加水翼的攻角;在水翼升沉运动换向前进行襟翼的摆动变向(本研究中3/8T～1/2T),从而实现在下沉运动时依然能够增加水翼攻角;当在7/8T～T,同样进行襟翼的摆动变向,实现下一个周期的振荡过程。其运动简....

图3整体水翼的攻角简图

式中vy为垂直速度。尾缘襟翼俯仰振幅形成与主翼的夹角,根据攻角定义,水翼的弦线已经改变,此时图3中的θh才是实际整体水翼的攻角。在襟翼的摆动过程中,弦线角度也随之变化,因此,θh的变化不仅与θp有关系,同样也受θf的影响。为了分析θh的变化规律,本研究做了推导,如图4所示。图4....

图5网格模型细节与边界层

在Fluent动网格模型的基础上,使用滑移网格模型与动网格模型结合,其中正方形流体域的边长为75c,圆形流体域的直径为5c,图5为振荡水翼周围流体计算区域的网格模型,图中翼型为NACA0018foil,总节点数为0.9×105,其中水翼节点数为700。为了验证提出的运动模型及....

本文编号：3938618