直葉片垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動性能預(yù)估.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,因此如何設(shè)計一種高效、可靠的風(fēng)力機(jī)是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵。垂直軸風(fēng)力機(jī)與水平軸風(fēng)力機(jī)相比有其優(yōu)勢所在。本文以600W直葉片垂直軸風(fēng)力機(jī)為研究對象,對NACA系列對稱翼型及風(fēng)輪簡化二維模型和全三維模型進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要研究內(nèi)容如下：首先,選用了k-ωSST和RNGk-ε兩種湍流模型對NACA0012翼型進(jìn)行了數(shù)值模擬,對比了不同湍流模型對氣動模擬精度的影響,計算結(jié)果表明：k-wSST湍流模型模擬的

2、升阻力系數(shù)比較準(zhǔn)確。定常和非定常計算值相比較,非定常模擬的升阻力系數(shù)比較準(zhǔn)確。其次,不考慮連桿、轉(zhuǎn)軸以及葉尖損失的影響,把三維H型直葉片垂直軸風(fēng)輪簡化為二維風(fēng)輪,采用滑移網(wǎng)格技術(shù)對該簡化模型進(jìn)行數(shù)值模擬。計算分析得出,對于同一風(fēng)速,隨著尾流遠(yuǎn)離風(fēng)輪,尾流速度逐漸接近來流風(fēng)速；對于不同風(fēng)速,隨著風(fēng)速的增加,尾流擴(kuò)散區(qū)的長度逐漸增加,尾流擴(kuò)散中心的最小尾流值也在增加；功率隨著風(fēng)速的增加而增加,當(dāng)達(dá)到額定風(fēng)速時,功率值也趨近于額定功率,隨著風(fēng)

3、速的繼續(xù)增加,功率也有所增加。對于同一轉(zhuǎn)速,隨著尾流遠(yuǎn)離風(fēng)輪,尾流速度逐漸接近來流風(fēng)速；對比不同轉(zhuǎn)速,隨著轉(zhuǎn)速的增加,尾流擴(kuò)散區(qū)Y方向的長度逐漸增加；功率隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加,當(dāng)達(dá)到某一轉(zhuǎn)速時,功率達(dá)到最大,隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)增加,功率則逐漸減小。風(fēng)力機(jī)輸出功率隨轉(zhuǎn)速先增加后減小,最大功率的位置五葉片較三葉片所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速低。最后,基于N-S方程和k-ωSST湍流模型,采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,分別分析了三葉片和五葉片風(fēng)輪在不同工況下的全三維非定常流