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国内刊号：11-2223/N
国际刊号：1000-0054
发布日期:
作者：赵常兵, 郑华冬, 李涛, 汪大海
单位：1. 武汉理工大学 三亚科教创新园，三亚 572000,2. 武汉理工大学 土木工程与建筑学院，武汉 430070,3. 武汉理工大学 威海研究院，威海 264300
关键词：浮式垂直轴风机簇,布置方式,纵摇运动,数值模拟,功率系数
基金：国家自然科学基金青年科学基金项目(52308199),海南省自然科学基金青年科学基金项目(523QN265),山东省自然科学基金青年基金项目(ZR2024QE227),武汉理工大学三亚科教创新园开放基金(2022KF0004)
垂直轴风机簇是一种将多台垂直轴风机安装在同一基础上的浮式结构，旨在提高海洋空间利用率和降低浮式风电成本。簇中风机不同的布置方式以及浮动平台纵摇运动均会影响风机的发电效率。为研究其中的联合影响机理，该文构建了单台风机和垂直轴风机簇的三维计算流体动力学模型，首先计算了单台风机在不同叶尖速比下的功率系数，通过与试验结果的对比验证数值建模方法的准确性，然后在流体域中引入第二台风机形成风机簇，并在其基础底部施加周期性纵摇运动，以研究纵摇运动下双转子浮式垂直轴风机簇的2种典型布置方式(并排和错排)，并分析并排或错排布置时，3种旋转方式下的流场特性和功率变化规律。结果表明，纵摇运动显著影响风机簇中各风机的转矩峰值和谷值，进而对风机的功率产生影响; 在纵摇运动条件下，并排、错排布置的风机簇的平均功率均高于单台固定风机，最大增幅可达6.69%; 风机簇中风机的旋转方式对并排和错排布置风机的功率系数均有一定影响，但对错排布置中的风机影响更为显著。
来源：2025年第8期
《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部
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