Blade shape evaluation for cross-flow tidal turbines—A fast and automated assessment tool for early design stage based on power and load coefficients

刀(考古) Chord(对等) 潮汐能 计算流体力学 功率(物理) 结构工程 操作点 机械 物理 压力(语言学) 最大功率原理 振幅 转速 风力发电 相关系数 点(几何) 能量(信号处理) 阶段(地层学) 旋转(数学) 空气动力学 叶片节距 叶片单元动量理论 声学 发电 弹性(物理) 运行速度 控制理论(社会学) 机械工程
作者
Karla Ruiz-Hussmann,Pierre-Luc Delafin,Timo Bennecke,Cyrille Bonamy,Stefan Hoerner
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:37 (11) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0291030
摘要

Cross-flow tidal turbines (CFTT) are a promising technology for tidal energy exploitation. They are omni-directional, feature high area-based power density and a simple design. However, due to their rotation around the vertical axis, the blades undergo a continuous change in their angle of attack, leading to alternating loads, which can cause fatigue failure. For this reason, blade loads should already be taken into account in the early design phase. This study presents a standardized and automated method for evaluating the influence of blade profile shapes on power and load coefficients. Fully automated computational fluid dynamics simulations are coupled with an analytical mechanical model, treating blades as a clamped beam. This allows for evaluation of the turbine's performance (power coefficient CP) and the structural load. A stress coefficient Cσ is introduced to quantify fatigue risk by taking both amplitude and mean stress into account. The methodology is applied to 120 randomized blade shapes with different operating points. Results indicate that a stronger blade cambering reduces CP, while Cσ remains unaffected. Nevertheless, the blade's chord length and operating point show a weak correlation with Cσ. An additional detailed analysis of four arbitrarily selected cases and the reference case is conducted. The findings highlight the importance of optimized blade geometries to balance the power output and the structural lifetime of CFTTs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
啊懂发布了新的文献求助10
刚刚
123123123完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
hexinrui发布了新的文献求助10
2秒前
老猪佩奇完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
4秒前
4秒前
Ry0_完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
开心的若之给开心的若之的求助进行了留言
5秒前
5秒前
晫猗完成签到,获得积分10
5秒前
百宝发布了新的文献求助20
6秒前
mnbvcxz完成签到,获得积分10
6秒前
ZHANGHUI完成签到,获得积分10
6秒前
weilei完成签到,获得积分0
6秒前
liu完成签到,获得积分10
7秒前
hopen完成签到 ,获得积分10
7秒前
123123123发布了新的文献求助10
7秒前
达da完成签到,获得积分10
7秒前
Drop轩神发布了新的文献求助10
8秒前
123完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
兴奋尔白完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
火苗发布了新的文献求助10
11秒前
搜集达人应助老地方采纳,获得10
11秒前
安云野完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
小石头完成签到,获得积分10
16秒前
CipherSage应助自信的芷巧采纳,获得10
16秒前
ayla发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
16秒前
花玥鹿完成签到,获得积分10
17秒前
东方雨季发布了新的文献求助10
17秒前
lin完成签到,获得积分10
17秒前
高分求助中
Cronologia da história de Macau 5000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 500
用于植入式医疗器械的馈通设计与实现 400
Animalia: Animal and Human Interaction in the Early Medieval English World (Exeter Studies in Medieval Europe) 400
Synfacts Issue 07 · Volume 22 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7138329
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8786826
关于积分的说明 18575391
捐赠科研通 6725808
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3154714
关于科研通互助平台的介绍 2281538
邀请新用户注册赠送积分活动 2129178