離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究開發(fā).pdf

1、風(fēng)能作為全球最清潔的可再生能源,備受世界各國政府的關(guān)注,隨著現(xiàn)代科技和文明不斷進(jìn)步,風(fēng)力發(fā)電已成為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)和解決環(huán)境污染問題的一項(xiàng)熱門技術(shù)。
　　由于絕大多數(shù)偏遠(yuǎn)地區(qū)的居民遠(yuǎn)離電網(wǎng),導(dǎo)致用電匱乏,而這些地區(qū)多為風(fēng)能資源可利用區(qū)。因此,研究開發(fā)滿足這些地區(qū)居民日常用電要求的離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)該地區(qū)顯得尤為重要。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)與水平軸相比,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)試方便,轉(zhuǎn)速低且不受風(fēng)向影響,對(duì)風(fēng)場(chǎng)的要求較低。而水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)還存在噪聲大

2、、易傷及鳥類等問題,故垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)成為解決該地區(qū)居民用電問題的首選。
　　現(xiàn)有的阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)存在風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低、功率控制能力差、葉片容易損壞、人機(jī)界面一直未被重視等實(shí)際問題,導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)可靠性低、壽命短、裝置的環(huán)境融合度差。因此,本文針對(duì)上述問題提出一種新型的離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。本文的主要工作如下:
　　1.離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在比較和分析垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,依據(jù)

3、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理論計(jì)算確定零件結(jié)構(gòu)的參數(shù)和整機(jī)布局。并運(yùn)用Pro E繪圖軟件進(jìn)行建模、裝配,得出整機(jī)的模型。
　　2.風(fēng)輪葉片的氣動(dòng)特性分析。采用 CFD數(shù)值模擬方法,結(jié)合 ANSYS-FLUENT軟件對(duì)風(fēng)輪葉片進(jìn)行氣動(dòng)分析,在風(fēng)速為10 m/s、45 m/s和葉尖速比為0.3的條件下,采用Realizable k-ε湍流模型對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)分析,研究風(fēng)輪葉片的轉(zhuǎn)化效率及表面的壓力分布情況。結(jié)果表明,內(nèi)葉片迎風(fēng)面的壓力較大,為

4、了控制風(fēng)輪的輸出功率,應(yīng)將泄荷閥安裝在內(nèi)葉片的迎風(fēng)面上;但為了使風(fēng)輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且外形美觀,使得其風(fēng)能利用效率稍有下降。此外,還對(duì)風(fēng)輪在一個(gè)周期內(nèi)的流場(chǎng)流動(dòng)進(jìn)行研究,深入探討風(fēng)能轉(zhuǎn)換的理論方法,從而為實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪葉片參數(shù)優(yōu)化提供參考。
　　3.離網(wǎng)經(jīng)濟(jì)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)及模態(tài)分析。采用有限單元法對(duì)關(guān)鍵部件和整機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)以及模態(tài)分析,分析風(fēng)載荷對(duì)整機(jī)靜剛度的影響。然后,根據(jù)計(jì)算得出整機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率與振型,對(duì)其共振特性進(jìn)行