小型垂直軸阻力型風力發(fā)電機功率計算方法分析.pdf

1、在人類生存和發(fā)展的過程中，能源毫無疑問是其重要的物質基礎，因此能源成為當今世界政治、經濟、軍事、外交等所關注的焦點也是必然的。但是隨著一次能源的不斷消耗，其儲量也越來越少，如今全世界各個國家都越來越重視對可再生能源的研究開發(fā)，以此來應對正在不斷加重的能源危機問題?？稍偕茉淳褪侵赋顺Ｒ?guī)能源外在自然界中可以不斷再生、持續(xù)利用、取之不盡、用之不竭的能源資源，它包括風能、太陽能、生物質能、地熱能、海洋能等能源資源。其中風能的優(yōu)勢非常之大，比

2、如巨大的儲量、應用技術相對成熟、比較低廉的成本、簡單的利用過程和污染問題很少等特點，這便使風能在眾多可再生能源中脫穎而出。在風力機將風能轉變?yōu)闄C械能的過程中，受風力作用而旋轉的風輪是其最主要的部件，因此根據風輪的結構及其在氣流中的位置我們通常把風力機分為兩大類:水平軸風力機和垂直軸風力機。水平軸風力機是傳統(tǒng)的風力機機型，技術相比于垂直軸風力機要成熟，生產批量大，已經成為當今風力機的主流機型。但由于其種種先天性的不足（如啟動風速高、工作噪

3、音大、抗風能力差等），使得其進一步的開發(fā)受到了抑制，而垂直軸風力機卻具有啟動風速低，氣動噪音小，受風性能更好的特點，因此人們開始把注意力逐漸聚焦到垂直軸風力機身上，各國的風電研究者也正在努力研制更多新形式的垂直軸風力機。在對垂直軸風力發(fā)電機的研發(fā)改進過程中，我們一直以使其能更好的利用風能資源為目標，因此風力機輸出功率的多少便成為我們比較關注的問題了。綜上所述，本文應用了計算流體方面的相關知識，針對小型垂直軸風力發(fā)電機平均功率的計算方法進

4、行了研究分析。
　　首先，對有關垂直軸風力發(fā)電機的概念以及與其功率計算相關的基本理論進行了論述，在此基礎上，利用計算流體理論并結合Matlab軟件編程計算的方法，來對小型垂直軸阻力S型風力機的平均功率進行具體的計算，并得到了比較準確的結果。并在計算分析的過程中提出了計算垂直軸風力機功率的具體方法及其計算所要用到的相關計算公式，根據計算結果得出了風速分別與平均功率、風能利用系數之間的關系曲線。
　　然后，應用計算流體力學軟件A

5、NSYSFluent對垂直軸回旋式阻力型風力發(fā)電機的功率進行了模擬計算。對風力機進行二維模型簡化，并完成流場網格的劃分，設定邊界條件具體賦值，開始模擬計算。在計算過程中對殘差和葉片受到的力矩系數進行監(jiān)測，得到殘差曲線和轉矩監(jiān)測曲線。得到具體扭矩數值M，根據功率計算公式P=2π×n/60×M，就可得理論值平均功率P。
　　最后，為驗證上述應用Fluent軟件對垂直軸風力機功率模擬計算的正確性，設計組裝了一套功率檢測系統(tǒng)來對已有風力機