垂直轴风力机风轮扇叶动力性能分析
发布时间：2020-08-01 15:44
【摘要】：以某公司生产的小型H型垂直轴风机为研究对象,对其风轮扇叶进行优化设计。根据产品扇叶外形,通过profili翼型设计软件从已有翼型库中挑选出5种相似翼型,在相同雷诺数条件下进行初步分析,挑选出升力系数最佳的翼型EPPLER561。再运用Fluent软件对翼型EPPLER 561进行0度攻角模拟分析,分别在翼型表面采用不同网格数目划分,为模拟计算挑选出最佳网格数目。再对翼型EPPLER 561进行不同攻角范围内数值模拟,其模拟结果与实验结果进行对比,证明模拟分析的可行性。并分析其不同攻角条件下的速度云图、压力云图,找出该翼型的失速攻角。同时采用RNG k-ε和k-w SST两种湍流模型对翼型EPPLER 561进行计算分析,并分别把计算结果与实验结果进行比较,找出更加精确的湍流模型。运用涡面元法与CFD模拟两种方法对翼型进行修形优化设计,分别得出该翼型不同相对厚度、相对弯度的升阻力系数,比较其分析结果显示。涡面元法的优点为时间周期短,而CFD模拟能够更直观的得出翼型流场云图。使用gambit软件对该模拟垂直轴风机进行二维网格划分,运用Fluent软件对其采用非定常流动设置,改变风机来流风速的大小,观察其尾流情况的不同,得出随风速的变大垂直轴风机的尾流区域越长。并继续对该风机进行三维网格划分,分析有无连接杆、法兰盘等部件对其模拟结果的影响,得出对风机的全三维模拟仿真结果更接近实际。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK83
【图文】：
[16]。图1 水平轴风力机 图2 垂直轴风力机Fig.1 Horizontal axis wind turbine Fig.2 Vertical axis wind turbines1.3 垂直轴风机国内外研究近况1.3.1 垂直轴风机国外的研究近况国外对风电技术的研究起步较早，特别是对水平轴风机的研究，技术水平基本已经成熟。但随着科学技术水平的提高，人们打破了垂直轴风机风能利用率低的局限性，了解到了垂直轴风机的许多优点。垂直轴风机于 20 世纪 70 年代飞速发展，到 80 年代末该类型风机已大批量商业化生产[17]。1988 年美国 Sandia 研究人员通过不懈的坚持努力，制造出一台高 34 米、发电量 500KW 的中型垂直轴风机[18]。到 21 世纪初，小型风力发电技术已成为当今风电行业的热门。国外各大公司纷纷
[16]。图1 水平轴风力机 图2 垂直轴风力机Fig.1 Horizontal axis wind turbine Fig.2 Vertical axis wind turbines1.3 垂直轴风机国内外研究近况1.3.1 垂直轴风机国外的研究近况国外对风电技术的研究起步较早，特别是对水平轴风机的研究，技术水平基本已经成熟。但随着科学技术水平的提高，人们打破了垂直轴风机风能利用率低的局限性，了解到了垂直轴风机的许多优点。垂直轴风机于 20 世纪 70 年代飞速发展，到 80 年代末该类型风机已大批量商业化生产[17]。1988 年美国 Sandia 研究人员通过不懈的坚持努力，制造出一台高 34 米、发电量 500KW 的中型垂直轴风机[18]。到 21 世纪初，小型风力发电技术已成为当今风电行业的热门。国外各大公司纷纷
第 2 章 垂直轴风机动力学建模叶轮作为垂直轴风机的主要受力部分，它通过捕获风能，把其转化为旋转的械能。再通过风机的内部设施，将机械能转化为电能，而扇叶的气动特性完全决了风机的风能转化效率。本章首先介绍了翼型的基本知识，然后总结了垂直轴风的空气动力学理论。2.1 翼型的气动特性2.1.1 翼型的几何参数翼型是指与叶片翼展方向垂直的横截面轮廓曲线，其为风机扇叶的基本元素同时风机性能与翼型气动特性有着密切的关系，为了全面了解翼型对风机的影响以下简要介绍翼型的气动特性[26]。翼型几何参数如图 3 所示：
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK83
【图文】：
[16]。图1 水平轴风力机 图2 垂直轴风力机Fig.1 Horizontal axis wind turbine Fig.2 Vertical axis wind turbines1.3 垂直轴风机国内外研究近况1.3.1 垂直轴风机国外的研究近况国外对风电技术的研究起步较早，特别是对水平轴风机的研究，技术水平基本已经成熟。但随着科学技术水平的提高，人们打破了垂直轴风机风能利用率低的局限性，了解到了垂直轴风机的许多优点。垂直轴风机于 20 世纪 70 年代飞速发展，到 80 年代末该类型风机已大批量商业化生产[17]。1988 年美国 Sandia 研究人员通过不懈的坚持努力，制造出一台高 34 米、发电量 500KW 的中型垂直轴风机[18]。到 21 世纪初，小型风力发电技术已成为当今风电行业的热门。国外各大公司纷纷
[16]。图1 水平轴风力机 图2 垂直轴风力机Fig.1 Horizontal axis wind turbine Fig.2 Vertical axis wind turbines1.3 垂直轴风机国内外研究近况1.3.1 垂直轴风机国外的研究近况国外对风电技术的研究起步较早，特别是对水平轴风机的研究，技术水平基本已经成熟。但随着科学技术水平的提高，人们打破了垂直轴风机风能利用率低的局限性，了解到了垂直轴风机的许多优点。垂直轴风机于 20 世纪 70 年代飞速发展，到 80 年代末该类型风机已大批量商业化生产[17]。1988 年美国 Sandia 研究人员通过不懈的坚持努力，制造出一台高 34 米、发电量 500KW 的中型垂直轴风机[18]。到 21 世纪初，小型风力发电技术已成为当今风电行业的热门。国外各大公司纷纷
第 2 章 垂直轴风机动力学建模叶轮作为垂直轴风机的主要受力部分，它通过捕获风能，把其转化为旋转的械能。再通过风机的内部设施，将机械能转化为电能，而扇叶的气动特性完全决了风机的风能转化效率。本章首先介绍了翼型的基本知识，然后总结了垂直轴风的空气动力学理论。2.1 翼型的气动特性2.1.1 翼型的几何参数翼型是指与叶片翼展方向垂直的横截面轮廓曲线，其为风机扇叶的基本元素同时风机性能与翼型气动特性有着密切的关系，为了全面了解翼型对风机的影响以下简要介绍翼型的气动特性[26]。翼型几何参数如图 3 所示：
【参考文献】
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1 范烂
本文编号：2777663
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