基于CFD數(shù)值模擬的垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)今對(duì)能源的需求在不斷增加，由于對(duì)環(huán)境污染的擔(dān)憂，開(kāi)發(fā)和利用新能源,特別是可再生能源，已成為當(dāng)今世界各國(guó)的緊迫任務(wù)。風(fēng)能作為一種可以規(guī)?；褂玫目稍偕茉匆呀?jīng)受到廣泛的重視。
　　風(fēng)能主要由風(fēng)力機(jī)來(lái)進(jìn)行采集發(fā)電。風(fēng)力機(jī)分為水平軸風(fēng)力機(jī)(HAWT)和垂直軸風(fēng)力機(jī)(VAWT)，水平軸風(fēng)力機(jī)由于技術(shù)較為成熟而被廣泛應(yīng)用。隨著研究實(shí)踐的深入，垂直軸風(fēng)力機(jī)也因其眾多的優(yōu)點(diǎn)而被重視，開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的垂直軸風(fēng)力機(jī)也被很多風(fēng)力機(jī)廠商

2、提上日程。而風(fēng)力機(jī)的核心部件-葉片占到了風(fēng)機(jī)制造成本的1/3，其空氣動(dòng)力學(xué)性能也直接影響到了風(fēng)機(jī)整機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率。正是基于此，本文旨在利用CFD數(shù)值模擬方法對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)展開(kāi)氣動(dòng)設(shè)計(jì)。
　　本文歸納了垂直軸風(fēng)力機(jī)的不同發(fā)展歷程，介紹了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法（CFD方法）在垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，總結(jié)了影響風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)性能的主要因素，即葉片翼型、尖速比、密實(shí)度、葉輪形狀等。同時(shí)，歸納了CFD軟件（FLUENT）的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)以

3、及 CFD數(shù)值模擬的求解過(guò)程。采用CFD方法對(duì)翼型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，得出了性能較為優(yōu)越的翼型。使用該翼型對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行二維建模，并采用CFD方法對(duì)二維模型進(jìn)行數(shù)值模擬。比較不同參數(shù)下風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化系數(shù)和不同參數(shù)下的流場(chǎng)分布，得出了不同參數(shù)下風(fēng)輪的風(fēng)能轉(zhuǎn)化系數(shù)分布規(guī)律以及流場(chǎng)變化規(guī)律。利用二維數(shù)值模擬的結(jié)論設(shè)計(jì)出額定功率為100kW的垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片，并對(duì)其做三維CFD數(shù)值模擬，對(duì)風(fēng)力機(jī)的功率進(jìn)行校核。
　　論文的研究成果有著很