《水轮机尾迹与泥沙动力学的相互作用:不同选址策略和输沙条件下的阵列性能和地貌效应》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: pengh
  • 发布时间:2019-03-11
  • 河内流体动能转换装置可部署在大规模河流中,以最低的基础设施成本生产能源。然而,研究表明它们与河道水深和泥沙输移相互作用,形成类似桥墩的冲刷沉积模式。对称的、流向的、对齐的涡轮装置只会引入局部效应,然而复杂的结构可能会引发非局部的形态动力学不稳定性。实验研究基于对河床地形的连续时空测量,探索了轴流式水轮机模型的若干入流条件和选址策略。结果表明,非对称涡轮安装在通道截面的某一部分,会引起平均河床的非局部弱变形,改变河床的迁移速度。地貌效应随着剪切应力的增加而增强,随着旋翼的展开达到河道宽度的一半,导致河道横断面内的平均流量畸变,并诱发一种类似于稳定的、受迫的河流沙洲特征的冲淤交替模式。非局部效应可以减轻,缩小涡轮阵列,或放大,分布在叶片状安装的涡轮,导致不同的估计平均能源产量在电厂规模。讨论了影响地貌效应的关键量和非对称涡轮部署的潜在效益,为河流中海洋流体动能的扩展提供了初步指导。

    ——文章发布于2019年8月

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    • 灵活的操作范围广泛的操作条件,需要最大限度地贡献潮汐涡轮机阵列的未来能源组合。本研究建立了水平轴小阵列涡轮的盆效率范围为0.45 ~ 0.79,取决于涡轮工作点和流向。这个范围很大程度上是由于阵列推力的变化,因为阵列功率在所有工作点上的变化小于15%。 使用RANS作动器盘模型对阵列推力、功率和尾迹进行了分析,并与使用多孔盘的新实验测量结果进行了评估。RANS阵列推力预测结果与实验结果相差10%以内。每个阵列的涡轮机推力不同,与孤立涡轮机相比,变化幅度为−60%到+30%。每行特定的操作点可以将这个范围缩小两倍,同时在给定的流速下也能略微提高盆地效率。 考虑到盆地效率的时间变化,相对于用恒定的净阵列推力系数建模的阵列,能量产量减少了近5%。具有行特定局部推力系数的阵列与具有速度特定阵列工作点的阵列产生相似的净功率,但减少了功率的大变化率的发生。