Use of streamnormal forces within an array of tidal power harvesters.
Use of streamnormal forces within an array of tidal power harvesters.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0270578
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Smith, James
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Viola, Ignazio Maria;Gao, Zhi;Smith, James
潮汐能是一种很有前途的可再生能源。涡轮机被部署在有快速潮流的海洋通道中的水下。第一批阵列只是最近才部署，目前还没有就最佳阵列设计达成共识。在本文中，我们探讨是否可以通过使用收割机或导流板，施加一个侧力在流线法线方向，反对流管的膨胀，以增加最大的可收获的功率。功率收集和侧力施加的模型与汇项在二维雷诺平均Navier-Stokes方程。我们发现，功率极限线性增加的侧力，它应该施加从上游侧边缘的阵列。我们的结论是，未来的阵列可能不仅是由涡轮机收获的权力，但也偏转，如垂直机翼的大小相当于一个涡轮机。这项理论研究的有希望的结果可能会指导新的研究使用偏转器，以最大限度地提高潮汐阵列收获的功率。
Tidal energy is a renewable and promising energy source. Turbines are deployed under water in marine channels where there is a fast tidal current. The first arrays have only recently been deployed and there is no consensus yet on the optimal array design. In this paper, we explore whether the maximum harvestable power can be increased by using harvesters or flow deflectors that exert a side force in the streamnormal direction to oppose the expansion of the streamtube. The power harvesting and the side force exertion are modelled with sink terms in the two-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. We found that the power limit increases linearly with the side force, and it should be exerted from the upstream side edges of the array. We conclude that future arrays might not be made only of turbines that harvest power, but also of deflectors such as vertical wings of size comparable to a turbine. The promising results of this theoretical study may direct new research on the use of deflectors to maximise the power harvested by tidal arrays.
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