垂直轴风力机叶片在不同安装角下的性能研究

发布时间：2017-11-06 20:33

  本文关键词：垂直轴风力机叶片在不同安装角下的性能研究

  更多相关文章： H型风力机 叶片设计 数值模拟 风洞实验

【摘要】：目前,经济迅速发展,而同时它也带来了另一个严峻的问题,那便是生态环境的恶化。在符合相关政策的前提下,大力发展可再生能源已成为国际社会共同关注的热点。但是,单独的开发风能、太阳能会存在一些如成本高,运行不稳定等的因素,因此,如何将二者进行合理的结合,从而达到资源的最优利用,也是当今的研究重点。风光互补发电系统可以有效的克服二者存在的一些缺点,具有重要的实际意义。风光互补系统中所使用的风力机的性能是影响该系统整体效率的重要部件。风力机发电机按照不同的分类标准可以分为很多类别,按照其旋转轴与地面的位置关系将风力机分为两类,一类是水平轴风力机,另一类是垂直轴风力机。与水平轴风力机不同,垂直轴风力机可以利用任何方向的来流风,不需要调向装置,在结构设计及加工制造上相对简单。因此,在风光互补系统中使用垂直轴风力机具有重要的价值。本文以典型的H型升力型垂直轴风力机为研究对象,并以呼和浩特为其工作地点,首先设计了所研究风力机的主要结构参数,并对其叶片及实验所用到的部件进行加工。接下来运用计算流体动力学的方法分别对不同安装角下风力机的运行情况进行了三维数值模拟,得到不同工况下风力机的风能利用率与尖速比、风力机的扭矩与转速以及风力机的功率与转速的变化曲线。结果表明对于所设计的风力机,当安装角为2°时它的气动性能是最优的。接着分析了当风力机处于最佳安装角时风力机旋转一周的流场图。对比分析了不同安装角时风力机表面的压力分布情况,结果表明叶片的内外压差是影响风力机运转的重要因素,当安装角为2度时更利于风轮旋转。最后根据流体相似准则,对所设计的H型风力机进行了适当的缩小,通过选择合适的叶片材料及连接方式,在内蒙古工业大学的能源基地进行了风洞实验。由于实验中存在多种因素的影响,所得实验结果的数值小于理论计算值,但总体变化趋势是一致的。总结全文可以得出,对于同一H型垂直轴风力机而言,叶片安装角对风力机的气动性能影响较大。在实际的风力机运行之前,必须对所应用的风力机进行安装角下的模拟计算或者是进行相应的实验验证,进而使风光互补中的风力机在最佳的状态下运行,达到要求的输出功率。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贾要勤;风力发电实验用模拟风力机[J];太阳能学报;2004年06期

2 任腊春;张礼达;;基于模糊理论的风力机故障诊断专家系统的研究[J];流体传动与控制;2006年06期

3 郭永丽;吴健;温步瀛;江岳文;;变速风力机的建模与仿真[J];福建电力与电工;2008年03期

4 赵荣珍;吕钢;;大型水平轴式风力机的国内外研究状况分析[J];风机技术;2009年01期

5 蒋磊;邓召义;查俊;;变速风力机的静态特性仿真研究[J];机械工程师;2010年02期

6 张亮;吴海涛;荆丰梅;崔琳;;海上漂浮式风力机研究进展及发展趋势[J];海洋技术;2010年04期

7 成思琪;成健;;关于高原2MW风力机电器容量[J];科技资讯;2011年14期

8 石一辉;鲁宗相;闵勇;乔颖;陈惠粉;;变速风力机稳定性研究[J];电网技术;2011年05期

9 李少华;王东华;岳巍澎;李龙;王恒;;双风力机风向变化时尾流及阵列数值研究[J];动力工程学报;2011年10期

10 赵银凤;刘志璋;郭跃鹏;;小型风力机偏航时输出功率的计算和实验验证[J];电力与能源;2011年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张亮;吴海涛;;海上浮式风力机技术现状及难点[A];中国农业机械工业协会风能设备分会2013年度论文集（上）[C];2013年

2 王同光;;风力机设计及其空气动力学问题[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 张亮;吴海涛;;海上浮式风力机技术现状及难点[A];中国农机工业协会风能设备分会《风能产业》（2013年第7期）[C];2013年

4 贺德馨;;风力机设计软件包[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

5 朱方剑;王振宇;刘国华;章子华;;沿海某滩涂风力机抗震分析[A];第19届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2010年

6 陈余岳;张锦南;王强;周利峰;;660kW风力机玻璃钢叶片研制[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年

7 陈余岳;张锦南;王强;周利峰;;660kW风力机玻璃钢叶片研制[A];中国复合材料学会2004年年会论文集[C];2004年

8 陈余岳;张锦南;王强;周利峰;;660kW风力机玻璃钢叶片研制[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年

9 朱，

本文编号：1149305