小型垂直軸阻力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率計(jì)算方法分析.pdf

1、在人類生存和發(fā)展的過(guò)程中，能源毫無(wú)疑問(wèn)是其重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此能源成為當(dāng)今世界政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、外交等所關(guān)注的焦點(diǎn)也是必然的。但是隨著一次能源的不斷消耗，其儲(chǔ)量也越來(lái)越少，如今全世界各個(gè)國(guó)家都越來(lái)越重視對(duì)可再生能源的研究開發(fā)，以此來(lái)應(yīng)對(duì)正在不斷加重的能源危機(jī)問(wèn)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(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等能源資源。其中風(fēng)能的優(yōu)勢(shì)非常之大，比

2、如巨大的儲(chǔ)量、應(yīng)用技術(shù)相對(duì)成熟、比較低廉的成本、簡(jiǎn)單的利用過(guò)程和污染問(wèn)題很少等特點(diǎn)，這便使風(fēng)能在眾多可再生能源中脫穎而出。在風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過(guò)程中，受風(fēng)力作用而旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪是其最主要的部件，因此根據(jù)風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)及其在氣流中的位置我們通常把風(fēng)力機(jī)分為兩大類:水平軸風(fēng)力機(jī)和垂直軸風(fēng)力機(jī)。水平軸風(fēng)力機(jī)是傳統(tǒng)的風(fēng)力機(jī)機(jī)型，技術(shù)相比于垂直軸風(fēng)力機(jī)要成熟，生產(chǎn)批量大，已經(jīng)成為當(dāng)今風(fēng)力機(jī)的主流機(jī)型。但由于其種種先天性的不足（如啟動(dòng)風(fēng)速高、工作噪

3、音大、抗風(fēng)能力差等），使得其進(jìn)一步的開發(fā)受到了抑制，而垂直軸風(fēng)力機(jī)卻具有啟動(dòng)風(fēng)速低，氣動(dòng)噪音小，受風(fēng)性能更好的特點(diǎn)，因此人們開始把注意力逐漸聚焦到垂直軸風(fēng)力機(jī)身上，各國(guó)的風(fēng)電研究者也正在努力研制更多新形式的垂直軸風(fēng)力機(jī)。在對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研發(fā)改進(jìn)過(guò)程中，我們一直以使其能更好的利用風(fēng)能資源為目標(biāo)，因此風(fēng)力機(jī)輸出功率的多少便成為我們比較關(guān)注的問(wèn)題了。綜上所述，本文應(yīng)用了計(jì)算流體方面的相關(guān)知識(shí)，針對(duì)小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)平均功率的計(jì)算方法進(jìn)

4、行了研究分析。
　　首先，對(duì)有關(guān)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的概念以及與其功率計(jì)算相關(guān)的基本理論進(jìn)行了論述，在此基礎(chǔ)上，利用計(jì)算流體理論并結(jié)合Matlab軟件編程計(jì)算的方法，來(lái)對(duì)小型垂直軸阻力S型風(fēng)力機(jī)的平均功率進(jìn)行具體的計(jì)算，并得到了比較準(zhǔn)確的結(jié)果。并在計(jì)算分析的過(guò)程中提出了計(jì)算垂直軸風(fēng)力機(jī)功率的具體方法及其計(jì)算所要用到的相關(guān)計(jì)算公式，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出了風(fēng)速分別與平均功率、風(fēng)能利用系數(shù)之間的關(guān)系曲線。
　　然后，應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)軟件A

5、NSYSFluent對(duì)垂直軸回旋式阻力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率進(jìn)行了模擬計(jì)算。對(duì)風(fēng)力機(jī)進(jìn)行二維模型簡(jiǎn)化，并完成流場(chǎng)網(wǎng)格的劃分，設(shè)定邊界條件具體賦值，開始模擬計(jì)算。在計(jì)算過(guò)程中對(duì)殘差和葉片受到的力矩系數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到殘差曲線和轉(zhuǎn)矩監(jiān)測(cè)曲線。得到具體扭矩?cái)?shù)值M，根據(jù)功率計(jì)算公式P=2π×n/60×M，就可得理論值平均功率P。
　　最后，為驗(yàn)證上述應(yīng)用Fluent軟件對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)功率模擬計(jì)算的正確性，設(shè)計(jì)組裝了一套功率檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)對(duì)已有風(fēng)力機(jī)