管道式Savonius空心涡轮机尾流场不稳定流动特性研究OA
Study on the unstable flow characteristics in the tail flow field of a pipeline Savonius hollow turbine
在现代供水管道系统中,管道式Savonius涡轮发电机可利用管道流体余压发电,从而为管路系统检测设备供电.深入研究Savonius涡轮机内部流体流动机理,对于提高其效率和运行稳定性至关重要.文章以DN50管道式Savonius涡轮机为研究对象,通过数值模拟手段,分析了不同结构方案下涡轮机尾流场的不稳定流动特性,采用能量梯度理论和动态模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)相结合的方法,研究了尾流场不稳定流动的结构特征和运动规律,并分析了不稳定流动引起的能量损失特性.结果表明,空心结构Savonius涡轮机有效抑制了尾流场中的不稳定逆射流现象,减小了流体能量梯度分布不均引起的上、下对称的大尺度扰动流动.尾流场复杂不稳定流动结构呈现出由动静干涉主导的周期性破碎、耗散特征.采用空心结构可降低不稳定流动造成的输出功率损失,提升涡轮机工作效率.
In modern water supply pipeline systems,pipeline type Savonius turbine generators can use the residual pressure of pipeline fluid to generate power for pipeline system detection equipment.In depth research on the internal flow mechanism of Savonius turbines is crucial for improving their efficiency and operational stability.This article takes the DN50 pipeline Savonius turbine as the research object,and analyzes the unstable flow characteristics of the wake flow field of turbines with different structural schemes through numerical simulation methods.The energy gradient theory and dynamic mode decomposition(DMD)combined method are used to study the structural characteristics and motion laws of the unstable flow field in the wake flow field,and the energy loss characteristics caused by unstable flow are analyzed.The results indicate that the hollow structure Savonius turbine effectively suppresses the unstable counter jet phenomenon in the wake flow field and reduces the large-scale disturbance flow caused by uneven distribution of fluid energy gradient.The complex and unstable flow structure in the wake field exhibits periodic fragmentation and dissipation caused by dynamic and static interference.Reduced the output power loss caused by unstable flow and improved efficiency.
王晓晖;朱寅彬;苗森春;杨军虎;史凤霞;祁炳
兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||特种泵阀及流控系统教育部重点实验室,甘肃 兰州 730050兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||特种泵阀及流控系统教育部重点实验室,甘肃 兰州 730050兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃 兰州 730050兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃 兰州 730050兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃 兰州 730050
能源科技
Savonius涡轮机转轮空心结构不稳定流动能量梯度理论动态模态分解
savonius turbinehollow structure of the wheelunstable flowenergy gradient theorydynamic mode decomposition
《可再生能源》 2026 (3)
336-344,9
国家自然科学基金资助项目(52469018)甘肃省青年人才项目(2025QNTD36)甘肃省青年博士基金(2023QB-033).
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