螺旋式垂直轴风力机数值计算研究

发布时间：2020-09-30 12:15

　　 垂直轴风力机作为目前常用的小型风力机,在高层建筑顶部以及城市楼宇之间得到广泛应用。因而展开其气动性能的研究,对于风力机的气动优化设计,具有十分重要的指导意义。本文首先采用商业CFD软件,基于贴体网格,对螺旋式风力机的气动性能进行综合分析,研究包括叶尖速比、叶顶涡以及二次流对于螺旋式风力机性能的影响分析,结果显示叶尖速比对于风力机性能的影响主要来源于攻角差异及叶片-尾迹相互作用,叶顶涡和二次流均会导致风力机性能的下降。此外,本文还分析研究了雷诺数及叶片预倾角对风机功率系数的影响,并得到相关重要结论。本文基于显式浸入式边界法(Immersed Boundary Method,IBM)理论,编译得到了可压缩大涡模拟程序,并通过Eppler387算例对程序进行了验证。同时,采用该程序对螺旋式风力机及直叶片风力机进行三维、非定常流场数值模拟,详细分析了贴体网格与IBM数值模拟结果的差异;并通过计算数据,对比了螺旋式风力机与直叶片风力机的性能差异,结果显示直叶片风力机在相同工况下效率更高,但功率输出波动明显。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TK83
【部分图文】：

第一章 绪论背景个清洁可持续的能源在最近几个世纪均得到了广泛应，巴比伦王国的国王 Hammurabi 就开始使用风能来完成场出现在 12 世纪的法国和英国，并在欧洲的得到了广 世纪改进后就一直沿用到了 18 世纪，直至 19 世纪末30000 个风场用于播种跟泵水[1]。本世纪以来，风力资与地区均得到了广泛利用。如图 1-1 所示，从 2001 年风电装机总量从 25000MW 增加至超过 200000MW，的发展势头[2]。目前全世界拥有丰富的风利资源，在风能已经完全取代化石能源作为主要的能量来源，从潜能与发展前景。

1-2 Savonius 风力机模型图 The sketch of Savonius wind turb的空气动力学学者 G.J.M.应用于风力机叶片，并将旋取。Darrieus 本人把这个发明力机叶片类似于鸟类翅膀的最小的阻力，那么就可以通过arrieus风力机的几何结构与种类型，但是各种 Darrieus 风进行一一介绍。 风力机力机是两个或者多个类似于

图 1-5 1.5KW 关节式垂直轴风力机An illustration of the 1.5 kW prototype by Blackhawk, Lavonius 混合型风力机机与 Savonius 风力机各有优劣，Darrieus 风力动扭矩比较大，因此为了充分利用二者的优势新型混合式风机，其中包括 Gupta 和 Biswas[31 Darrieus 与 Savonius 混合形风力机的效率最高合在一起之后，整个风力机低风速下的自启动性究应该专注于目前研究成果在大尺寸 Darrieus理性与准确性。史亮[33]采用 RNG k-ε 模型分析性能。

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本文编号：2830832