基于田口方法的对转式水平轴潮流能水轮机水动力性能优化

来源：振动与冲击杂志2025年第18期北京时间：

作者：孔铭，纪仁玮renwei.ji@just,，朱仁庆，吴绵奎，殷苠蔚，孙科

单位：1.江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212100；2.河海大学港口海岸与近海工程学院，南京210098；3.华北电力大学新能源学院，北京102206

摘要：为提高对转式水平轴潮流能水轮机（Counter-rotating horizontal-axis tidal turbine，CRHATT）的获能效率，探索不同设计参数对其输出功率的影响规律，本文首先基于改进延迟分离涡模型与滑移网格技术相结合的方法，建立了CRHATT水动力分析模型；其次采用田口方法，提出了针对水轮机模型的参数化优化方案；最终探究了前后叶轮间距（L）、前叶轮叶尖速比（λF）、后叶轮叶尖速比（λR）、直径比（DR/DF）和初始位置相位差（θ）对CRHATT水动力性能的影响，结果表明：CRHATT的设计因素对其性能具有显著影响，优化后的CRHATT的获能效率比基础设计提高了28.3%。各因素对水轮机获能效率影响程度依次为：λR＞λF＞L＞DR/DF＞θ。通过对不同因素组合下水轮机尾流场的分析发现，优化后的水轮机前叶轮尾流发展充分，后叶轮对其吸收较好，从而提高水轮机的获能效率。研究结果为对转式水平轴潮流能水轮机性能优化提供工程参考意义。<br>

关键词：对转式水平轴潮流能水轮机；改进延迟分离涡；CFD；田口方法；水动力特性；性能优化