展向柔顺性对振荡水翼流体动力性能的影响

《Ocean Engineering》：Effects of spanwise flexibility on the hydrodynamic performance of an oscillating hydrofoil

振荡水翼展向变形对双支撑结构水动力性能及能量捕获效率的影响。数值模拟表明，高展弦比（AR≥12）下三维效应影响减弱，但展向变形会破坏流场分布与涡结构演化，导致效率下降。最大降幅达13.27%（升力功率）和6.09%（系统效率）。

　　振荡水翼能量收集装置在浅水区域具有显著优势，其翼展不受限制，因此能够实现更高的单位功率输出。然而，水翼的变形对水动力性能和能量收集效率产生了重要影响。本研究通过数值模拟，探讨了具有双支撑结构的振荡水翼在翼展变形情况下的水动力性能变化。研究发现，对于刚性水翼，其长宽比（AR）越大，三维效应对其能量提取效率的负面影响越小。然而，翼展方向的变形会通过改变流场分布和涡旋演化动态，降低能量收集效率。性能下降随着变形幅度的增加而加剧，在AR=12时，升力导出的功率成分减少了13.27%，系统效率下降了6.09%。这一现象表明，在达到某个临界AR阈值之后，进一步增加翼展的收益会因主导的变形效应而变得有限。

随着全球对能源安全和可持续性的关注日益加深，潮汐能作为一种丰富、清洁、可再生的能源，为缓解能源短缺提供了可行的解决方案。在潮汐能转换技术中，振荡水翼装置因其仿生运动机制和高功率输出潜力而受到越来越多的关注。通过增加长宽比，可以提升单个装置的输出能力，从而增强整体的能量收集效率。早期的研究中，McKinney和DeLaurier（1981）首次提出了利用振荡水翼提取能量的概念，并实现了17%的效率。随后，Kinsey等人（2011）发现，双翼配置可以达到与传统旋转涡轮相当的效率。进一步的研究则关注了操作和几何参数的影响，例如Abbasi等人（2021）指出，在1 m/s的流入速度下，NACA0015水翼的最佳转换频率为0.18。其他研究也表明，水翼形状对前缘涡旋行为的影响，以及翼地相互作用对效率的提升作用。这些研究共同说明了流场结构和能量提取性能对参数变化的高度敏感性。

为了推动振荡水翼技术在实际应用中的发展，深入理解三维流场特性至关重要。对于刚性振荡水翼的研究表明，有限翼展效应会降低效率，与理想二维情况相比存在明显差异（Jiang等人，2020）。前缘涡旋在表面压力分布和水动力性能中起着关键作用（Wang等人，2023）。长宽比对升沉功率的影响较大，而对俯仰功率的影响较小（Kim等人，2017）。在低长宽比情况下，高度三维化的复杂涡旋结构会显著降低效率，低于AR=4时的效率水平（Deng等人，2014）。无论长宽比如何变化，攻角和截面形状都会导致低长宽比水翼后方的三维分离流与二维流存在明显差异（Taira和Colonius，2009）。通过采用翼展方向变形的水翼阵列布置，可以缓解这些三维效应（Qu等人，2025），而适当增加长宽比也可能在一定范围内提升效率（Kinsey和Dumas，2012）。此外，主动控制策略，如波浪前缘结构，可以改善翼展方向的流场结构并减少三维效应的影响（Abbasi等人，2023）。

尽管增加长宽比能够提升刚性水翼的性能，但翼展方向的变形会影响压力分布和水动力响应（Qu等人，2024；Salmon和Chatellier，2022）。翼展方向的扭转可以抑制涡旋结构（Peng等人，2016），并提高升力和阻力系数（Herath等人，2021；Oksuz等人，2023）。在流体诱导载荷作用下，翼展方向的弯曲遵循悬臂梁理论，而扭转作用较小（Lelong等人，2018）。在单自由度运动中，弹性变形可以增加攻角和升力（Ducoin等人，2012），而在纯升沉运动中，较大的翼展方向弯曲则可能对性能产生不利影响（Heathcote等人，2008）。

振荡水翼的一个重要优势在于其在翼展扩展时不受水深限制，从而在单位面积上实现更高的能量输出。然而，高长宽比水翼容易受到显著的流体-结构相互作用效应影响，这些效应可能会对水动力性能产生负面影响。本研究采用了一种数值模型，结合主动的变形控制策略，分析了翼展方向变形对水动力和能量收集性能的影响机制。

本研究的结构安排如下。首先，定义物理问题，介绍翼展方向变形模型，并简要概述数值方法。随后，分析重点放在翼展方向变形对振荡水翼周围复杂流场结构的影响，以及其对水动力性能的作用。最后，总结主要结论、研究局限性，并提出未来工作的建议。

在相同的结构约束条件下，变形幅度会受到材料属性的显著影响。本研究对一个具有翼展方向长宽比为10的振荡水翼进行了分析，以探讨不同变形水平对能量收集效率的影响。研究结果展示在图8中。

如图8所示，在半个振荡周期内，水翼的升力系数（CL）表现出两个显著的峰值。第一个峰值出现在特定的时刻，而第二个峰值则在接近振荡周期结束时出现。这两个峰值的形成与水翼在运动过程中产生的流场变化密切相关。当水翼在升沉和俯仰运动中发生变形时，其表面压力分布和流场结构也会随之变化，从而影响升力和阻力的产生。研究发现，随着变形幅度的增加，升力系数的峰值幅度逐渐减小，同时第二个峰值的位置也发生了偏移。这种变化表明，翼展方向变形对水翼的流场结构产生了显著影响，从而影响了能量收集效率。

此外，研究还发现，随着变形幅度的增加，水翼后方的涡旋结构发生了显著变化。在低长宽比情况下，涡旋结构较为复杂，而随着长宽比的增加，涡旋结构逐渐趋于简单。这种变化在一定程度上降低了能量收集效率，但也表明，适当的变形控制可以优化涡旋的演化过程，从而提升整体的能量输出能力。例如，在某些情况下，通过调整变形幅度，可以使得涡旋在水翼表面的分布更加均匀，减少局部能量损失，提高系统的整体效率。

在实际应用中，水翼的变形不仅影响流场结构，还可能受到外部流体扰动的影响，如脉动流入和涡旋干扰。这些因素使得水翼的变形行为更加复杂，也对能量收集效率产生了额外的挑战。因此，在设计和优化振荡水翼系统时，必须综合考虑这些因素，以确保在不同工况下都能实现高效的能量提取。

本研究通过数值模拟的方法，揭示了翼展方向变形对水翼性能的具体影响。在模拟过程中，研究人员采用了K-ω湍流模型，以更准确地描述湍流的特性。该模型通过额外的方程来描述湍流动能（k）和湍流动能耗散率（ω），从而更全面地模拟流体的动态行为。同时，研究人员还对流体的动量方程和质量守恒方程进行了详细分析，以确保数值模拟的准确性。通过这些方法，研究人员能够更清晰地观察到翼展方向变形对流场结构的影响，以及其对水翼性能的具体作用。

研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的影响。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

本研究通过数值模拟的方法，揭示了翼展方向变形对水翼性能的具体影响。在模拟过程中，研究人员采用了K-ω湍流模型，以更准确地描述湍流的特性。该模型通过额外的方程来描述湍流动能（k）和湍流动能耗散率（ω），从而更全面地模拟流体的动态行为。同时，研究人员还对流体的动量方程和质量守恒方程进行了详细分析，以确保数值模拟的准确性。通过这些方法，研究人员能够更清晰地观察到翼展方向变形对流场结构的影响，以及其对水翼性能的具体作用。

研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的影响。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

本研究通过数值模拟的方法，揭示了翼展方向变形对水翼性能的具体影响。在模拟过程中，研究人员采用了K-ω湍流模型，以更准确地描述湍流的特性。该模型通过额外的方程来描述湍流动能（k）和湍流动能耗散率（ω），从而更全面地模拟流体的动态行为。同时，研究人员还对流体的动量方程和质量守恒方程进行了详细分析，以确保数值模拟的准确性。通过这些方法，研究人员能够更清晰地观察到翼展方向变形对流场结构的影响，以及其对水翼性能的具体作用。

研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的影响。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

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研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的影响。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

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此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的影响。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

本研究通过数值模拟的方法，揭示了翼展方向变形对水翼性能的具体影响。在模拟过程中，研究人员采用了K-ω湍流模型，以更准确地描述湍流的特性。该模型通过额外的方程来描述湍流动能（k）和湍流动能耗散率（ω），从而更全面地模拟流体的动态行为。同时，研究人员还对流体的动量方程和质量守恒方程进行了详细分析，以确保数值模拟的准确性。通过这些方法，研究人员能够更清晰地观察到翼展方向变形对流场结构的影响，以及其对水翼性能的具体作用。

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此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的影响。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

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此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的优化潜力。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

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在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

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研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的优化潜力。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

本研究通过数值模拟的方法，揭示了翼展方向变形对水翼性能的具体影响。在模拟过程中，研究人员采用了K-ω湍流模型，以更准确地描述湍流的特性。该模型通过额外的方程来描述湍流动能（k）和湍流动能耗散率（ω），从而更全面地模拟流体的动态行为。同时，研究人员还对流体的动量方程和质量守恒方程进行了详细分析，以确保数值模拟的准确性。通过这些方法，研究人员能够更清晰地观察到翼展方向变形对流场结构的影响，以及其对水翼性能的具体作用。

研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的优化潜力。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

本研究通过数值模拟的方法，揭示了翼展方向变形对水翼性能的具体影响。在模拟过程中，研究人员采用了K-ω湍流模型，以更准确地描述湍流的特性。该模型通过额外的方程来描述湍流动能（k）和湍流动能耗散率（ω），从而更全面地模拟流体的动态行为。同时，研究人员还对流体的动量方程和质量守恒方程进行了详细分析，以确保数值模拟的准确性。通过这些方法，研究人员能够更清晰地观察到翼展方向变形对流场结构的影响，以及其对水翼性能的具体作用。

研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的优化潜力。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

本研究通过数值模拟的方法，揭示了翼展方向变形对水翼性能的具体影响。在模拟过程中，研究人员采用了K-ω湍流模型，以更准确地描述湍流的特性。该模型通过额外的方程来描述湍流动能（k）和湍流动能耗散率（ω），从而更全面地模拟流体的动态行为。同时，研究人员还对流体的动量方程和质量守恒方程进行了详细分析，以确保数值模拟的准确性。通过这些方法，研究人员能够更清晰地观察到翼展方向变形对流场结构的影响，以及其对水翼性能的具体作用。

研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的优化潜力。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

本研究通过数值模拟的方法，揭示了翼展方向变形对水翼性能的具体影响。在模拟过程中，研究人员采用了K-ω湍流模型，以更准确地描述湍流的特性。该模型通过额外的方程来描述湍流动能（k）和湍流动能耗散率（ω），从而更全面地模拟流体的动态行为。同时，研究人员还对流体的动量方程和质量守恒方程进行了详细分析，以确保数值模拟的准确性。通过这些方法，研究人员能够更清晰地观察到翼展方向变形对流场结构的影响，以及其对水翼性能的具体作用。

研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的优化潜力。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度较小，可能对性能的影响也较小。

本研究通过数值模拟的方法，揭示了翼展方向变形对水翼性能的具体影响。在模拟过程中，研究人员采用了K-ω湍流模型，以更准确地描述湍流的特性。该模型通过额外的方程来描述湍流动能（k）和湍流动能耗散率（ω），从而更全面地模拟流体的动态行为。同时，研究人员还对流体的动量方程和质量守恒方程进行了详细分析，以确保数值模拟的准确性。通过这些方法，研究人员能够更清晰地观察到翼展方向变形对流场结构的影响，以及其对水翼性能的具体作用。

研究还发现，水翼的变形幅度与材料属性密切相关。例如，在相同的结构条件下，不同材料的水翼可能会表现出不同的变形行为。某些材料具有较高的刚性，因此在受到流体载荷时，变形幅度较小，而其他材料则可能表现出较大的变形，从而影响水翼的性能。这种材料属性对变形行为的影响，使得在实际应用中需要根据材料特性来优化水翼的设计和操作参数。

此外，研究还探讨了不同变形模式对水翼性能的优化潜力。例如，翼展方向的弯曲和扭转可能会对水翼的流场结构产生不同的影响。弯曲可能导致流场的不对称性增加，从而影响升力和阻力的分布，而扭转则可能通过改变流场的剪切应力，优化涡旋的演化过程。这些发现表明，不同的变形模式对水翼的性能优化具有不同的作用，因此在实际应用中需要根据具体需求选择合适的变形模式。

在实际操作中，水翼的变形可能会受到多种因素的影响，如流体速度、攻角、截面形状等。这些因素共同作用，使得水翼的变形行为更加复杂。因此，在研究和优化过程中，必须综合考虑这些因素，以确保水翼在不同工况下都能实现最佳的性能表现。例如，在高流速条件下，水翼的变形幅度可能会增加，从而影响其能量收集效率，而在低流速条件下，变形幅度