应用PimpleDyMFoam的水平轴潮流能水轮机数值计算研究

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1、专业学位硕士学位论文应用PimpleDyMFoam的水平轴潮流能水轮机数值计算研究NumericalStudyofHorizontalTidalCurrentTurbinebyusingPimpleDyMFoam作者姓名：工程领域：学号：指导教师：完成日期：张凯琳动力工程31110009盔瞳龌2013．5大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明_YIIIlllllll；tlll4IHl，11185IIlllM910ll作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成

2、果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：秘咝缉趣鱼删豳纽触弛妞趟盈盟作者签名：猛纽戤日期：理f墨年—上月』．_曰大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要本文应用免费的CFD计算软件PimpleDyMFoam进行了水平轴潮流能水轮机(以下简称水轮机)的数值模拟计算研究工作。水平轴潮流能水轮机具有密实度低、转速慢的特点，目前对

3、于水轮机的数值模拟计算国内大多采用多参考系(Mul邱leReferenceFrame，简称MRF)方法。使用该方法对低密实度、低转速的水轮机进行数值模拟研究时，由于大部分流体是直接流过水轮机旋转平面的，其计算结果有待考证。PimpleDyMFoam模型是开源CFD软件OpenFOAM中的一种基于动网格的不可压非稳态流体运动的求解器，PimpleDyMFoam模型是将计算域划分为动网格域和静止网格域，在不同域界面处采用ArbitraryMeshInterface(简称AMI)技术进行通量的计算，以保证动网格域和静止网格域间界面上的通量守恒，适合进行旋

4、转机械的数值模拟分析工作。本文首先进行了PimpleDyMFoam模型的验证工作。选取转速为2000rpm、7个动叶和12导叶的ERCOFTAC离心泵为验证算例。通过与实验结果和TurbDyMFoam模型结果的对比，对该模型的旋转机械数值模拟能力进行评估。然后，围绕大连理工大学研制的千瓦级潮流能水轮机DUTTCT，应用PimpleDyMF．Oam模型进行了数值模拟研究。整理和分析了水轮机轴向截面和旋转截面速度和压力的分布和变化规律，同时研究了叶片表面的压力分布规律，并与实验数据进行对比，结果吻合较好。为潮流能水轮机的数值模拟研究提出了一种新的、有效

5、的工具和方法。关键词：PimpleDyMFoam；OpenFOAM；动网格；AMI；水平轴潮流能水轮机NumericalStudyofHorizontalTidalCurrentTurbinebyusingPimpleDyMFoamAbstractsimulationofHorizontalTidalCurrentTurbine(HTCT)iSperformedbasedonfreeCFDsolverPimpleDyMFoaminthepaper．HorizontalaxistidalcurrentturbineiSaspecialturbomac

6、hinerywithlowbladesolidityandlowrotatingspeed．Generally，MultipleReferenceFrame(MRF)methodiSusedfornumericalsimulationofHTCT．However，facingthefactthatmostofthefluidflowsthroughtheturbineplaneofrotationforHTCTflowmakestheMFRmethodunavaiable．PimpleDyMFoamsolveriSbasedon也eDynamicM

7、eshmethodwhichcouldbeusedtosolveincompressibleunsteadyflowdynamics．ThecomputationaldomainiSdividedintodynamicandstationarymeshdomainbyusingPimpleDyMFOAMtosimulaterotatingmachinerycase，FluxexchangeisguaranteedbetweendifferentdomainswithArbitraryMeshInterface(hMI)，thatCallensure

8、theconservationoftheinterfacefluxbetweendynamicgriddomainands