小型垂直軸風力機葉輪動力性能研究.pdf

1、風力發(fā)電是通過風力機裝置將風能轉(zhuǎn)化為電能的，葉輪是風力機的關(guān)鍵組成部分。在風力發(fā)電機的葉輪設(shè)計中，獲得準確的葉輪的動力學(xué)性能是風力機整體與結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本文以擬輸出功率為500W的H型垂直軸風力機為研究對象,對其葉輪的空氣動力性能和結(jié)構(gòu)動力性能進行了研究,主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，根據(jù)垂直軸風力機葉輪的空氣動力學(xué)設(shè)計理論，詳細介紹了單流管模型、多流管模型和渦流模型,最終采用多流管模型方法對風力機葉片進行受力分析，得出葉

2、輪輸出功率和轉(zhuǎn)矩的計算方法。結(jié)果表明:葉片安裝半徑、葉片數(shù)、葉片弦長、葉片高度為影響垂直軸風力機葉輪輸出功率和轉(zhuǎn)矩的主要參數(shù)。
　　其次，以擬輸出功率為 P=500W的H型垂直軸風力機為研究對象,通過正交試驗優(yōu)化設(shè)計方法,以葉片安裝半徑、葉片數(shù)、葉片弦長、葉片高度為因素,葉輪輸出功率為指標進行優(yōu)化設(shè)計,得到一組最優(yōu)組合參數(shù)以及各個因素水平變化對葉輪輸出功率大小影響的趨勢。結(jié)果表明:葉片數(shù)是影響 H型垂直軸風力機葉輪輸出功率最為顯著

3、的影響因素,通過適當控制葉片數(shù)量,可以達到有效提高葉輪輸出功率的目的。
　　然后,采用FLUENT軟件對葉輪進行二維建模、網(wǎng)格劃分、確定邊界條件以及求解計算對葉輪流場進行非定常數(shù)值模擬。比較不同位置角上、同一葉片在不同位置以及在不同來流風速下的流場速度分布規(guī)律,結(jié)果表明:葉輪周圍的流場呈現(xiàn)出非常強的非定常性,在一個周期內(nèi)不同位置角的流場特性不同；單個葉片在一個周期內(nèi)轉(zhuǎn)動過程中,翼型周圍的流場呈現(xiàn)周期性變化；不同風速條件下的流場特性