双向水流整流装置模型如图1所示,其上管道左右入口阀门外侧、下管道左右出口阀门内侧有挡。当水流从左向右流动时,右入口阀门、左出口阀门受水流推动关闭,水流推开左上阀门流入中心管道,再推开右下的阀门流出,从而将外部双向水流流动转变成整流装置中心管道内部水流的单向流动,水流带动叶片转动,进而带动发电机发电。水流从左向右流动亦然。高双向水流整流装置管道截面直径为d,弯管外侧半径为R1,侧半径为R2、出入口过渡段长度为L。
当R1=R2时,整流管道转弯半径不同时,水流在双向水流整流装置内部流动的速度分布状况。利用CFD软件进行流体仿真,并采用计算精度高收敛性好的Realizable-模型[15]。分别选取了较为典型的转角半径进行分析,图2(a)~(d)分别为R1=R2=0.5d,R1=R2=1d,R1=R2=1.5d,R1=R2=2d时的速度分布云图。分析图2(a)~(d)可以发现,随着整流管道转角半径的增大,整流管道总体长度随之有所增加,有利于管道内部的水流流速分布逐渐趋近于整流管道设计的结构轨迹,整流装置对水流流动的约束作用有所增加,并且整流装置中心管道内部的低速区域也随之减小,对比可知,R1=R2=2d时中心区域的流速分布较大。