直葉片豎軸風(fēng)機槳距控制策略優(yōu)化研究.pdf

1、面對能源危機以及全球環(huán)境污染等問題的日趨嚴重化，可再生能源的開發(fā)和發(fā)展已經(jīng)迫在眉睫。風(fēng)機作為一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，是目前開采風(fēng)能的重要工具。根據(jù)風(fēng)機的主軸方向，可將其分為水平軸風(fēng)機和垂直軸（豎軸）風(fēng)機。由于水平軸風(fēng)機采能效果高，技術(shù)已相對成熟，而垂直軸風(fēng)機因其較低的風(fēng)能采集效率一直未受重視。近年來，小型垂直軸風(fēng)機適應(yīng)復(fù)雜風(fēng)場的能力，以及大型垂直軸風(fēng)機開發(fā)的潛力，促使垂直軸風(fēng)機又逐漸受到青睞。論文將以升力型直葉片垂直軸風(fēng)機為研究對象

2、，立足于槳距角能顯著改變?nèi)~片氣動性能的特點，旨在提高其自啟動性能和風(fēng)能利用效率。
　　傳統(tǒng)雙面多流管（Double-Multiple-StreamTube, DMST）風(fēng)機性能評估方法具有原理簡單，計算高效的特點。論文在對直葉片垂直軸風(fēng)機變槳距的氣動力分解、計算原理詳細闡述的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)的DMST程序進行了三方面改進：（1）加入動態(tài)失速的修正；（2）加入可變槳距角的影響；（3）提高程序收斂性。改進后的程序提高了垂直軸風(fēng)機性能評估

3、的精度和收斂性，并可用于變槳距風(fēng)機的計算。
　　在DMST平臺的基礎(chǔ)上，結(jié)合遺傳算法建立了直葉片垂直軸風(fēng)機槳距角優(yōu)化計算模型。得到了不同葉尖速比下的最優(yōu)槳距角曲線，即主動槳距角控制的最優(yōu)策略。通過對切向和法向力系數(shù)及風(fēng)能利用率曲線的分析也表明優(yōu)化后的風(fēng)能利用率有明顯提升。主動槳距控制策略的研究成果適用于方便安裝獨立控制裝置的大型垂直軸風(fēng)機上，而被動槳距控制裝置適用于在城鎮(zhèn)中或水下流場復(fù)雜的低成本小型垂直軸風(fēng)機。
　　CFD數(shù)