垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)氣動(dòng)性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入,一些社會(huì)問(wèn)題也隨之出現(xiàn),其中環(huán)境污染和能源緊缺是人類面臨的最棘手問(wèn)題,亟待解決。在此背景之下,促使人們尋找并開(kāi)發(fā)利用新能源。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源走入了人們的視野。在近些年受到了許多科研機(jī)構(gòu)的重視,現(xiàn)在已經(jīng)形成了規(guī)模化的開(kāi)發(fā)利用。
　　風(fēng)力機(jī)作為一種將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,其中葉片是它的核心部件。風(fēng)力機(jī)大體上可以分為兩類,一種是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),另一種是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,水平

2、軸風(fēng)力機(jī)的相關(guān)技術(shù)趨于完善,隨著科技水平的進(jìn)步,現(xiàn)在人們開(kāi)始對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相關(guān)技術(shù)展開(kāi)探索。以往對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì),絕大部分采用的是葉片是單層布局,正是基于此基礎(chǔ)之上，本文展開(kāi)對(duì)了雙層葉片布局的垂直軸風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)性能研究。
　　在文中,介紹了風(fēng)力產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概括,并詳盡的闡述了CFD技術(shù)(Fluent軟件)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)和求解過(guò)程,以及 CFD技術(shù)在垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能計(jì)算方面的應(yīng)用與現(xiàn)狀。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了影響風(fēng)力

3、機(jī)氣動(dòng)性能的因素,即葉片的安裝角、安裝葉片的翼型、安裝葉片的弦長(zhǎng)、葉片的安裝半徑和葉片的安裝數(shù)量。通過(guò)建立具有不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的二維風(fēng)力機(jī)模型,運(yùn)用滑移網(wǎng)格方法,最終得到不同工況條件下輸出扭矩、輸出功率和風(fēng)能利用率隨著轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系,通過(guò)比較確定合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合,實(shí)現(xiàn)對(duì)二維風(fēng)力機(jī)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)二維數(shù)值模擬的結(jié)果,設(shè)計(jì)額定功率為100kW的雙層葉片布局的垂直軸風(fēng)力機(jī),并對(duì)其進(jìn)行三維的CFD數(shù)值模擬計(jì)算,最后對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行校核。