小型風力機設計及風輪氣動性能的數值研究.pdf

1、本文以10KW小型定槳距風力機為研究對象,利用Fluent流體計算軟件,對風力機專用翼型及風輪的氣動特性進行了數值模擬研究。主要完成了以下幾方面的工作：分別選用S-A、RNGκ-ε、κ-ωSST三種湍流模型對S827、S832翼型的繞流流動進行了數值計算,通過與實驗數據的對比,研究了不同湍流模型對風力機翼型氣動性能的預測能力,以確定適合于本文流動問題的湍流模型。采用數值模擬方法分析了NACA和NREL兩個系列的五種風力機翼型的氣動特性,

2、結果表明：針對S系列翼型,翼型彎度相近時,隨著翼型厚度的增大,對應同一攻角的翼型升力系數有所提高,同時翼型上下面的壓差阻力也增大,使得翼型的升阻比有所降低,但與薄翼型相比,較厚翼型的最佳升阻比攻角范圍較寬；在適當攻角范圍內,增加翼型彎度,可以提高翼型的升力系數及升阻比,使得翼型具有較寬的高升阻比范圍,但是超過一定攻角范圍時,翼型彎度較大的卻容易發(fā)生流動分離,翼型氣動性能下降；NREL風力機專用翼型較傳統(tǒng)翼型更能滿足氣動性能的要求,并且翼

3、型具有較高的能量轉換效率?；赪ilson理論進行了10KW小型定槳距風力機葉片的氣動設計,考慮了葉尖損失、葉根損失以及軸向、周向干擾因子對葉片最佳性能的影響,基于Pro/E三維造型軟件實現了風力機葉片三維模型的參數化建模,構建了風力機葉片及整個風輪三維實體模型,大大提高了風輪設計與造型的效率和精度。最后,在額定工況和十五個非額定工況下對風輪流場進行了數值模擬,計算出不同風速下風力機的功率和效率,驗證了本文所采用優(yōu)化設計方法和數值模擬方