垂直軸風(fēng)力機(jī)陣列效應(yīng)數(shù)值研究.pdf

1、近年來，垂直軸風(fēng)力機(jī)的開發(fā)利用得到了廣泛的重視。垂直軸風(fēng)力機(jī)布置以及由于風(fēng)力機(jī)之間尾流互擾，會(huì)造成單機(jī)功率損失甚至影響整個(gè)風(fēng)機(jī)陣列的風(fēng)能利用率及輸出功率。本文運(yùn)用CFD對(duì)風(fēng)力機(jī)單機(jī)、雙機(jī)以及三機(jī)組不同布置時(shí)的氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值研究，具有一定的理論價(jià)值和工程意義。具體的工作和成果如下:
　　(1)本文主要采用數(shù)值仿真技術(shù)，采用的控制方程為二維非定常不可壓縮的N-S方程，湍流模型選取為RNGk-e模型，方程的離散方法是基于有限體積法(F

2、VM)，離散格式為二階迎風(fēng)格式，離散方程的求解方法是半隱式SIMPLE方法，流場(chǎng)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)條件是基于滑移網(wǎng)格的方式。
　　(2)垂直軸風(fēng)力機(jī)的翼型為NACA0015，風(fēng)輪為H型。對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)進(jìn)行單機(jī)氣動(dòng)性能研究，采用數(shù)值模擬的方法，得到單機(jī)的最佳安裝角和最佳尖速比分別為6°和1.4。
　　(3)為了研究垂直軸風(fēng)力機(jī)的流場(chǎng)陣列特性，在基于單機(jī)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)雙機(jī)組和三機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的流場(chǎng)氣動(dòng)特性研究，提出了歸一化功率系數(shù)的概念

3、。首先確定雙機(jī)反向旋轉(zhuǎn)的可行性。對(duì)于反向雙機(jī)組的研究得到:在定間距下，得到不同尖速比下各風(fēng)向角的歸一化功率系數(shù)，以及在不同尖速比下的最佳風(fēng)向角;在定尖速比下，得到不同間距下的最佳風(fēng)向角，以及風(fēng)向角一定時(shí)的風(fēng)力機(jī)最佳間距。對(duì)于三機(jī)組的研究得到:首先確定魚群仿生理論對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)是有效的。對(duì)于上風(fēng)向雙機(jī)為反向旋轉(zhuǎn)的三機(jī)組，當(dāng)Space1（上風(fēng)向雙機(jī)中心間距）一定時(shí)，隨著Space2（下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)距上風(fēng)向雙機(jī)之間中心位置的距離）的不同三機(jī)組的