Rapid distortion of turbulence into an open turbine rotor
Rapid distortion of turbulence into an open turbine rotor
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湍流快速扭曲进入开放式涡轮转子
DOI：
10.1017/jfm.2017.400
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发表时间：
2017
影响因子：
3.7
通讯作者：
Graham J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Graham J
湍流快速畸变（RDT）理论应用于入射在水平轴涡轮机转子（例如风力涡轮机或潮汐流涡轮机）上的均匀、各向同性湍流。由于贝茨和Joukowski的贡献，转子的平均流场扭曲了湍流，由常用的轴对称致动器盘模型表示。在致动器盘平面处计算了由该场扭曲的湍流的脉动流向分量。湍流速度强度和频谱进行了评估的一般比例的湍流积分长度尺度的转子直径，包括小规模的限制，其中原始的均匀应变分析的Batchelor和Proudman的。入射转子尾流的平均速度分布的畸变可以被认为是与大型阵列中的风力和潮汐涡轮机操作相关的零频率扰动，也用相同的方法进行了分析，将其视为入射流中的确定性扰动。
Rapid distortion of turbulence (RDT) theory is applied to homogeneous, isotropic turbulence incident on a horizontal axis turbine rotor such as a wind turbine or tidal-stream turbine. The mean flow field of the rotor which distorts the turbulence is represented by the commonly used axisymmetric actuator disc model due to Betz and Joukowski. The fluctuating streamwise component of the turbulence distorted by this field is calculated at the actuator disc plane. Turbulence velocity intensities and spectra are evaluated for general ratios of turbulence integral length scale to the rotor diameter, including the small-scale limit for which the original homogeneous strain analysis of Batchelor and Proudman may be applied. The distortion of the mean velocity profile of an incident rotor wake which may be considered a zero frequency disturbance relevant to wind and tidal turbine operation in large arrays is also analysed by the same method, treating it as a deterministic disturbance in the incident flow.
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