具有圆台形聚风装置的垂直轴风力机实验研究

发布时间：2020-04-22 11:06

【摘要】：为了提高直线翼垂直轴风力机的风能利用率,本研究设计了一种安装在直线翼垂直轴风力机上下两端的圆台形聚风装置。利用该装置来收集更大面积的来风,提高流入风轮的风速,以此来提高风力机的输出功率。为了验证聚风装置的有效性,探明聚风装置的结构参数对直线翼垂直轴风力机输出功率的影响,进行了风洞实验研究。根据实验条件,设计制作了一台直线翼垂直轴风力机模型,风力机的叶片翼型采用NACA0018,叶片个数为4,叶片高度为0.5m,风力机直径为0.6m。针对该风力机模型设计制作了一套圆台形聚风装置,其主要参数包括：两种圆台角度为20。和30。；三种圆台直径为0.4m,0.6m,0.7m；三种圆台形聚风装置与风轮间距为Om,0.02m,0.04m。实验风速为6m/s和l0m/s。实验在东北农业大学工程学院的低速风洞中进行,在本实验条件下得到了以下主要结论： (1)圆台形聚风装置在一定结构参数下能够有效提升直线翼垂直轴风力机功率系数,最多提高24%； (2)圆台形聚风装置与风轮间距对直线翼垂直轴风力机的输出功率影响较大,当间距为0.02m时,风力机输出功率的提升相对显著； (3)当圆台形聚风装置直径等于风轮直径时,直线翼垂直轴风力机输出功率的提升相对显著,圆台直径大于风轮直径时,提升效果相对减弱,圆台直径小于风轮直径时时,风力机功率系数减小； (4)在风速为6m/s条件下,聚风装置圆台角度为20。时,风力机输出功率提升较明显,在风速为10m/s条件下,聚风装置圆台角度为30。时,风力机输出功率提升较明显。 除了上述的研究内容外,本研究还对直线翼垂直轴风力机的结构参数进行了风洞实验研究,主要针对的是叶片翼型和叶片个数这两个参数。实验所用叶片翼型为NACA0018(对称翼型)和NACA7715(非对称翼型),叶片个数为2,3,4,实验风速为6m/s和10m/s。在本实验条件下得到以下主要结论： (1)在其他结构参数相同的情况下,叶片个数越多,风力机获得最大功率系数的时间越早,风力机功率系数越大,2叶片风力机的功率系数始终小于另外两种风力机的功率系数。总体上,4叶片风力机的输出性能最好。 (2)翼型对直线翼垂直轴风力机输出功率影响较大,在低转速下,采用NACA0018翼型的风力机输出性能相对较好;而在高转速下,采用NACA7715翼型的风力机输出性能相对较好。 本研究验证了圆台形聚风装置对提高直线翼垂直轴风力机输出功率的有效性,在一定程度上探明了聚风装置的结构参数对风力机输出功率的影响。为开发高风能利用率的聚风型垂直轴风力机提供了实验基础,为直线翼垂直轴风力机的发展提供了一种新的思路。对直线翼垂直风力机结构参数的研究,为风力机的设计开发提供参考。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK83

【参考文献】

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本文编号：2636454