基于VOF模型研究相邻叶片交错角对水车性能的影响

为了探究影响3叶片下击式水车性能的因素，利用流体体积（VOF）模型模拟明渠无压流动，基于SST k-ω湍流模型、PISO算法及滑移网格旋转模型对相邻叶片不同交错角度（0°、20°、40°、60°）的水车进行非定常模拟。计算结果表明：当相邻叶片交错角度为0°时，对应的水车高效区最为宽广且最优效率最高，叶轮前后区域压力基本呈对称分布；随着交错角度增加，前后压力分布差异逐渐变大。相同工况下，旋转一周水车转矩的平均值从小到大依次为60°、40°、20°、0°，但不稳定性也依次增大。此外，水车的效率随叶尖速比的增加呈现先增大后减小的趋势；转矩的波动幅度随叶尖速比的减小而降低。