Performance and near-wake characteristics of a vertical-axis hydrokinetic turbine under a turbulent inflow and free-surface
Notice bibliographique
Résumé
In this work we investigate the performance and near-wake characteristics of a full-scale vertical-axis tidal turbine under a uniform inflow and turbulent inflow.The governing equations are the incompressible Navier-Stokes equations expressed within an arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) framework.The finite-element based variational multiscale (VMS) formulation, augmented with a weakly imposed Dirichlet boundary condition at no-slip surfaces, is used.A turbulent inflow is prescribed using a synthetic turbulence generation (STG) method referred to as Smirnov's random flow generation and the near-wake characteristics are studied using a multi-domain method.While the performance of the turbine slightly reduced under a turbulent inflow compared to a uniform inflow, there was a negligible difference in its performance between the two turbulent inflow A turbulent inflow also resulted in large fluctuations of the instantaneous power coefficient which has important implications for the fatigue life of certain components.Lastly, the wake recovery was notably improved under a turbulent inflow suggesting that a shorter streamwise inter-device spacing may be acceptable in highly turbulent tidal sites.We also studied the effect of a free surface on the performance and flow field of a vertical-axis tidal turbine with different blade-strut configurations.The level set equation is introduced to model the free surface.Two different blade-strut configurations were considered: quarter-struts and tip-struts with a rounded junction.For each blade-strut configuration, a deep immersion depth of h = 0.8D and shallow immersion depth of h = 0.1D was considered, where h is the distance between the blade-tips and free surface, and D is the rotor diameter.There was a negligible effect of the free surface on turbine performance and the flow field during deep immersion.Moreover, the tip-struts configuration was 15% more efficient than the quarter-struts configuration under deep immersion.Under shallow immersion, the performance of both blade-strut configurations reduced although the performance of the tip-struts configuration was affected less.Moreover, the free-surface deformation and near-wake characteristics were notably affected due to interactions between the turbine wake and free surface.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».