基于海鸥翼型的小型风力机叶片仿生设计与试验

发布时间：2018-03-07 11:18

  本文选题：风力机　切入点：翼型　出处：《农业工程学报》2015年10期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：针对现有小型风力发电机效率远低于理论值问题,对100 W水平轴风力机叶片进行仿生改进。采用Spalart-Allmaras模型分析不同攻角下海鸥翼型与标准翼型的气动特性;以标准100 W水平轴风力机叶片为原型,结合海鸥翼型、标准弦长和计算得出的安装角,设计得到仿海鸥翼型叶片;利用SST k-ω模型进行仿海鸥翼型叶片与标准叶片气动特性数值模拟;搭建室内风力机效率测试平台,进行仿海鸥翼型风力机与标准风力机效率对比试验。结果表明:海鸥翼型气动性能优良,最大升力系数是标准翼型的2.19倍,最大升阻比是标准翼型的1.34倍;仿海鸥翼型叶片与标准叶片相比,输出功率提高25.77%。该研究可为小型风力发电机的改进设计提供参考。
[Abstract]:Aiming at the problem that the efficiency of the existing small wind turbine is far lower than the theoretical value, the bionic improvement of 100W horizontal axis wind turbine blade is carried out. The aerodynamic characteristics of the seagull airfoil and the standard airfoil under different attack angles are analyzed by using Spalart-Allmaras model. With the standard 100W horizontal axis wind turbine blade as the prototype, combined with the sea gull airfoil, the standard chord length and the calculated installation angle, the simulated seagull airfoil blade was designed. SST k- 蠅 model is used to simulate the aerodynamic characteristics of airfoil blades and standard blades of gulls, and an indoor wind turbine efficiency test platform is built. The results show that the aerodynamic performance of seagull airfoil is excellent, the maximum lift coefficient is 2.19 times that of standard airfoil, and the maximum lift-to-drag ratio is 1.34 times that of standard airfoil. Compared with the standard blade, the output power of the leaf is increased by 25.777.This study can be used as a reference for the improvement of the design of the small wind turbine.
【作者单位】： 吉林大学工程仿生教育部重点实验室;
【基金】：吉林省科技发展计划项目(20140204082GX)
【分类号】：TM315

【参考文献】

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【共引文献】

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5 周胡;王强;万德成;;风机叶片三维绕流场数值模拟[A];第十一届全国水动力学学术会议暨第二十四届全国水动力学研讨会并周培源诞辰110周年纪念大会文集（上册）[C];2012年

6 汤毅;谢晶;王金锋;郑一;周达靖;;三维计算流体力学技术用于预测小型冷库内气流分布[A];第八届全国食品冷藏链大会论文集[C];2012年

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本文编号：1579066