垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片在不同安裝角下的性能研究.pdf

1、目前，經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，而同時(shí)它也帶來了另一個(gè)嚴(yán)峻的問題，那便是生態(tài)環(huán)境的惡化。在符合相關(guān)政策的前提下，大力發(fā)展可再生能源已成為國際社會共同關(guān)注的熱點(diǎn)。但是，單獨(dú)的開發(fā)風(fēng)能、太陽能會存在一些如成本高，運(yùn)行不穩(wěn)定等的因素，因此，如何將二者進(jìn)行合理的結(jié)合，從而達(dá)到資源的最優(yōu)利用，也是當(dāng)今的研究重點(diǎn)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以有效的克服二者存在的一些缺點(diǎn)，具有重要的實(shí)際意義。
　　風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中所使用的風(fēng)力機(jī)的性能是影響該系統(tǒng)整體效率的重要部件。

2、風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分為很多類別，按照其旋轉(zhuǎn)軸與地面的位置關(guān)系將風(fēng)力機(jī)分為兩類，一類是水平軸風(fēng)力機(jī)，另一類是垂直軸風(fēng)力機(jī)。與水平軸風(fēng)力機(jī)不同，垂直軸風(fēng)力機(jī)可以利用任何方向的來流風(fēng)，不需要調(diào)向裝置，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工制造上相對簡單。因此，在風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中使用垂直軸風(fēng)力機(jī)具有重要的價(jià)值。
　　本文以典型的H型升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)為研究對象，并以呼和浩特為其工作地點(diǎn)，首先設(shè)計(jì)了所研究風(fēng)力機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對其葉片及實(shí)驗(yàn)所用到

3、的部件進(jìn)行加工。接下來運(yùn)用計(jì)算流體動力學(xué)的方法分別對不同安裝角下風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，得到不同工況下風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率與尖速比、風(fēng)力機(jī)的扭矩與轉(zhuǎn)速以及風(fēng)力機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速的變化曲線。結(jié)果表明對于所設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)，當(dāng)安裝角為2°時(shí)它的氣動性能是最優(yōu)的。接著分析了當(dāng)風(fēng)力機(jī)處于最佳安裝角時(shí)風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)一周的流場圖。對比分析了不同安裝角時(shí)風(fēng)力機(jī)表面的壓力分布情況，結(jié)果表明葉片的內(nèi)外壓差是影響風(fēng)力機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素，當(dāng)安裝角為2度時(shí)更利于風(fēng)

4、輪旋轉(zhuǎn)。最后根據(jù)流體相似準(zhǔn)則，對所設(shè)計(jì)的H型風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)目s小，通過選擇合適的葉片材料及連接方式，在內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)的能源基地進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)中存在多種因素的影響，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)值小于理論計(jì)算值，但總體變化趨勢是一致的。
　　總結(jié)全文可以得出，對于同一H型垂直軸風(fēng)力機(jī)而言，葉片安裝角對風(fēng)力機(jī)的氣動性能影響較大。在實(shí)際的風(fēng)力機(jī)運(yùn)行之前，必須對所應(yīng)用的風(fēng)力機(jī)進(jìn)行安裝角下的模擬計(jì)算或者是進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)而使風(fēng)光互補(bǔ)中的