180°螺旋式Savonius风力机气动特性试验研究

发布时间：2021-07-26 17:27

　　为了揭示雷诺数对S型风力机气动特性的影响规律以及常规S型风力机与180°螺旋式S型风力机气动特性的差异,采用理论分析和风洞试验手段开展研究。基于不同雷诺数下二维凹、凸面阻力系数气动数据,理论分析得出,当雷诺数超过104时,S型风力机的气动特性受雷诺数的影响较小。通过总结结构级数对S型风力机的影响规律,推测出螺旋式S型风力机的最大风能利用系数低于常规S型风力机。对旋转直径360mm、高度800mm和偏心距100mm气动外形尺寸相同的常规和180°螺旋式S型风力机,在雷诺数1.26×10⁵～2.21×10⁵开展风洞试验验证理论分析的结论。此外,针对螺旋式S型风力机,还开展气动外形参数和在风力机端部施加端板流动控制的试验,试验结果得出较大的长宽比和端板流动控制均能明显提高风力机的风能利用系数和拓宽较大风能利用系数对应的尖速比范围。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(08)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

端板对螺旋式S型风力机风能利用系数的影响

缌??挠跋欤?梢?推测出180°螺旋式S型风力机的气动特性低于常规S型风力机。2试验模型及测试装置为了验证理论分析的结果和获取定量的试验数据，开展了常规S型风力机和180°螺旋式S型风力机的风洞试验。试验模型包括常规S型风力机和两个不同尺寸的螺旋式S型风力机，螺旋式S型风力机A与常规S型风力机具有相同的几何尺寸，用来对比两种型式风力机气动特性的差异；风力机A和风力机B用来研究外形参数对螺旋式风力机的影响，不同模型的气动外形参数见表1。图4从左往右分别为常规S型风力机、180°螺旋式S型风力机和气动外形参数示意图。表1试验风力机气动外形参数mm高度H旋转直径D叶片直径r偏心距e常规S型风力机800360230100螺旋式S型风力机A800360230100螺旋式S型风力机B680480290100图4风力机模型及气动外形示意图风力机气动特性试验在沈航低速闭口回流式风洞中进行，见图5，试验段尺寸为宽1.2m、高1m、长

月2020年4月朱建勇等：180°螺旋式Savonius风力机气动特性试验研究157势可以推测得出当雷诺数大于410左右的阻力系数受雷诺数变化较小，因此螺旋式S型风力机PC也将几乎不随雷诺数变化，受其影响较校图1S型风力机做功示意图图2二维半圆筒凸面与凹面阻力系数结构级数的影响：早期人们为了提高静转矩特性和平滑功率输出，将多个单级S型风力机沿轴向串联布置，串联的多个单级存在相位差，两级S型风力机的相位差为90°，三级S型风力机的相位差为60°(图3）。180°螺旋式S型风力机可以看成无穷极S型风力机，因此可以通过分析结构级数对S型风力机气动特性的影响，揭示螺旋式S型风力机与常规S型风力机气动特性的优劣。图3不同结构级数的S型风力机KAMOJI等[15]试验研究了单级、两级和三级S型风力机性能，当风力机总体长宽比为1.0和雷诺数为4810时，随着级数的增加(串联中的单级风力机长宽比减小)，S型风力机的PC减小，三级风力机比两级或单级风力机的的静转矩波动要校HAYASHI等[16]利用射流式风洞开展试验，研究了在雷诺数551.410～4.210，旋转直径0.33m、高度0.23m的单级和三级S型风力机气动特性，单级风力机的功率峰值高于三级风力机，HAYASHI认为这是三级风力机中每级风轮的长宽比小于单级风力机的长宽比导致的，较小的长宽比造成较大的流动损失。通过分析结构级数对S型风力机的影响，可以推测出180°螺旋式S型风力机的气动特性低于常规S型风力机。2试验模型及测试装置为了验证理论分析的结果和获取定量的试验数据，开展了常规S型风力机?

【参考文献】：
期刊论文
[1]H型风轮静扭矩特性理论分析及试验研究[J]. 朱建勇,王建明,刘沛清.  机械工程学报. 2017(02)
[2]螺旋式S型风轮气动性能试验研究[J]. 朱建勇,刘沛清,屈秋林,阮海彬.  应用基础与工程科学学报. 2015(05)
[3]螺旋形S型垂直轴风轮结构优化设计[J]. 赵振宙,郑源,徐小韵,刘文明,胡国祥.  中国电机工程学报. 2009(26)



本文编号：3304014