小型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉輪動(dòng)力性能研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電是通過風(fēng)力機(jī)裝置將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的，葉輪是風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵組成部分。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪設(shè)計(jì)中，獲得準(zhǔn)確的葉輪的動(dòng)力學(xué)性能是風(fēng)力機(jī)整體與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本文以擬輸出功率為500W的H型垂直軸風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)其葉輪的空氣動(dòng)力性能和結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，根據(jù)垂直軸風(fēng)力機(jī)葉輪的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)理論，詳細(xì)介紹了單流管模型、多流管模型和渦流模型,最終采用多流管模型方法對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行受力分析，得出葉

2、輪輸出功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算方法。結(jié)果表明:葉片安裝半徑、葉片數(shù)、葉片弦長(zhǎng)、葉片高度為影響垂直軸風(fēng)力機(jī)葉輪輸出功率和轉(zhuǎn)矩的主要參數(shù)。
　　其次，以擬輸出功率為 P=500W的H型垂直軸風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象,通過正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,以葉片安裝半徑、葉片數(shù)、葉片弦長(zhǎng)、葉片高度為因素,葉輪輸出功率為指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得到一組最優(yōu)組合參數(shù)以及各個(gè)因素水平變化對(duì)葉輪輸出功率大小影響的趨勢(shì)。結(jié)果表明:葉片數(shù)是影響 H型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉輪輸出功率最為顯著

3、的影響因素,通過適當(dāng)控制葉片數(shù)量,可以達(dá)到有效提高葉輪輸出功率的目的。
　　然后,采用FLUENT軟件對(duì)葉輪進(jìn)行二維建模、網(wǎng)格劃分、確定邊界條件以及求解計(jì)算對(duì)葉輪流場(chǎng)進(jìn)行非定常數(shù)值模擬。比較不同位置角上、同一葉片在不同位置以及在不同來流風(fēng)速下的流場(chǎng)速度分布規(guī)律,結(jié)果表明:葉輪周圍的流場(chǎng)呈現(xiàn)出非常強(qiáng)的非定常性,在一個(gè)周期內(nèi)不同位置角的流場(chǎng)特性不同；單個(gè)葉片在一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,翼型周圍的流場(chǎng)呈現(xiàn)周期性變化；不同風(fēng)速條件下的流場(chǎng)特性