大容量濃縮風能型風力發(fā)電機模型氣動特性的實驗研究.pdf

1、本論文的選題是國家自然科學基金資助項目《濃縮風能型風力發(fā)電機葉輪系列化的風洞實驗與研究》[批準號：59776033](快速反應項目)中的一部分。研究目的是通過采用車載法對大容量濃縮風能型風力發(fā)電機相似模型的氣動特性、發(fā)電功率輸出特性進行實驗研究，對研究結果與風洞實驗結果進行對比分析，初步建立濃縮風能型風力發(fā)電機中、大容量的系列化機組的關鍵參數(shù)的理論設計公式。 在濃縮風能型風力發(fā)電機的前期研究基礎上，設計制造了大容量機組的相似模型

2、Ⅰ。采用車載法選擇10m/s、12m/s、14m/s三種風速對相似模型Ⅰ的中央流路內(nèi)的6列、8排共48個特征點的總壓、靜壓等氣動參數(shù)進行了測試，對測定結果和氣動特性進行了理論分析研究。研究結果得出：模型內(nèi)葉輪安裝處的氣流流速是前方相同面積來流風速的1.31倍，氣流動能增至前方相同面積來流風能的2.25倍。 在相似模型Ⅰ的氣動特性實驗中，發(fā)現(xiàn)了在距相似模型Ⅰ入口565mm處(擴散管軸向長度的37.8％處)，氣流流速是前方相同面積來

3、流風速的1.34倍，氣流動能增至前方相同面積來流風能的2.41倍。 在相似模型Ⅰ的基礎上，收縮管的直線圓錐改造成母線為圓弧形的圓錐，稱相似模型Ⅱ。采用車載法，選擇與相似模型Ⅰ相同的實驗內(nèi)容和實驗條件，對特征點的總壓、靜壓等氣動參數(shù)進行了測試，對測定結果和氣動特性進行了理論分析研究。研究結果得出：模型Ⅱ內(nèi)葉輪安裝處的氣流流速是前方相同面積來流風速的1.38倍，比相似模型Ⅰ提高了5.3％，氣流動能增至前方相同面積來流風能的2.63倍

4、，比相似模型Ⅰ提高了16.9％。 在相似模型Ⅱ的氣動特性中，發(fā)現(xiàn)了在距相似模型Ⅱ入口斷面365mm處(擴散管入口斷面處)，氣流流速是前方相同面積來流風速的1.40倍，比相似模型Ⅰ提高了4.5％，氣流動能增至前方相同面積來流風能的2.74倍，比相似模型Ⅰ提高了13.7％。 在相似模型Ⅱ的氣動特性中，選取風速為12m/s時對在不同溫度條件下的氣動特性進行了實驗研究。研究結果得出：溫度對氣動特性的影響與理論分析結果一致，為建立

5、中、大容量系列化濃縮風能型風力發(fā)電機的理論設計公式提供了實驗依據(jù)。 在相似模型Ⅱ內(nèi)設計安裝了風能利用系數(shù)CP為0.182、葉輪直徑為860mm的六葉片葉輪，選用了效率為0.655的100W永磁直驅(qū)式風力發(fā)電機進行了功率輸出特性實驗，實驗結果證明：葉輪安裝處的氣流流速是前方相同面積來流風速的1.37倍，氣流動能增至前方相同面積來流風能的2.57倍。此實驗結果與氣動特性實驗結果一致性很高。 根據(jù)相似模型Ⅰ的氣動特性、相似模型