涡流发生器布置位置对小型垂直轴风力机气动性能的影响

发布时间：2020-12-17 17:42

　　为提高垂直轴风力机的气动性能,针对小型双叶片H型垂直轴风力机,提出3种涡流发生器在叶片表面安装位置方案。建立风力机整机仿真模型并进行了网格独立性验证。利用ANYSY FLUENT软件对垂直轴风力机进行三维流体力学仿真研究。研究结果表明:在上风区叶片内表面和下风区叶片外表面加装涡流发生器均可提高叶片的转矩系数,但分析流场显示下风区流场紊乱,下风区叶片外表面加装涡流发生器提升效果变差。3种方案中,叶片内外表面加装涡流发生器时垂直轴风力机风能利用率C_P提升效果最好,与原型风力机相比C_P提升6.4%。 

【文章来源】：中南大学学报(自然科学版). 2020年09期 北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

VG几何形状参数

叶片双面加装VG的三维图

为验证CFD仿真的准确性，将CFD仿真数据与日本三重大学风洞试验数据[17]进行对比。图7所示为VAWT单叶片旋转1周转矩系数CMl随方位角θ变化曲线仿真值与实验值的对比图。从图7可以看出：由于缺少旋转轴及支撑杆相关参数，本文建立的三维VAWT模型忽略了旋转轴及支撑杆等因素对风力机性能的影响，所以在局部方位角下仿真值与实验值有所偏差，但是CFD仿真计算的结果与试验值整体吻合良好，变化趋势也基本保持一致。图7 实验值和CFD仿真值的对比

【参考文献】：
期刊论文
[1]涡流发生器对垂直轴风力机翼型气动性能的影响[J]. 张立军,朱怀宝,顾嘉伟,马东辰,米玉霞,于洪栋,刘静,缪俊杰,李想.  中南大学学报(自然科学版). 2020(02)
[2]H型垂直轴风力机实时高效攻角调节方法研究[J]. 张立军,赵昕辉,王旱祥,刘延鑫.  机械工程学报. 2018(10)
[3]基于涡流发生器的风洞试验段附面层控制数值模拟[J]. 刘光远,贾智亮,陈学孔,邓吉龙.  气体物理. 2018(03)
[4]垂直轴风轮阻力型支撑杆研究[J]. 张立军,赵昕辉,马东辰,米玉霞,王旱祥,刘延鑫.  中国机械工程. 2017(12)
[5]垂直轴风力机三维气动性能的数值模拟及分析[J]. 惠万馨,顾煜炯,刘莎莎,王向志.  现代电力. 2013(01)
[6]基于数值模型的涡流发生器参数设计[J]. 张磊,杨科,黄宸武,刘强,徐建中.  工程热物理学报. 2012(12)
[7]小型垂直轴风力发电机风轮流场的三维数值模拟[J]. 王巧红,张洛明,李博.  机械设计与制造. 2010(04)
[8]垂直轴风力机技术讲座(一) 垂直轴风力机及其发展概况[J]. 李岩.  可再生能源. 2009(01)
[9]垂直轴风力发电机发展概述[J]. 田海姣,王铁龙,王颖.  应用能源技术. 2006(11)
[10]涡流发生器研制及其对边界层的影响研究[J]. 倪亚琴.  空气动力学学报. 1995(01)



本文编号：2922421