小容量垂直轴风力机气动性能的优化研究

发布时间：2021-10-31 17:54

　　风力机是吸收风能的装置，分为水平轴风力机和垂直轴风力机两类，水平轴风力机由于技术较为成熟而被广泛应用，而垂直轴风力机凭借其自身的特性，也越来越被人们所重视。随着现代计算机技术的发展，CFD方法在风力机气动性能研究中的作用越来越明显。基于此，本文以某国际文献中公布的直叶片垂直轴风力机使用的NACA0022翼型为基本型，利用Fluent软件，采用k SST湍流模型和SIMPLE算法，运用滑移网格技术，研究叶片修型、叶片尾部喷气等优化方案在风力机气动性能提升方面的作用。0o安装角时，保持叶片对称性不变，改变其叶片最大厚度前部的形状，以期得到高风能利用系数的垂直轴风力机翼型。结果表明当叶片最大厚度前部为长短轴比为3:2的椭圆形状时，风力机的风能利用系数更高，而且处于高风能利用系数的尖速比范围更宽；在尖速比为1.72时，风能利用系数最高，为24.8%，此时的风能利用系数较基本翼型提高了28%。叶片修型提高风力机性能的物理机制是最大厚度点前移后的叶片在大攻角下的扰流流动分离强度减弱了。以0o安装角时优化出的3:2修型方式为基础，研究修型后的风力机对不同安装角的敏感性及其与对应原型机的气动性能对比情... 

【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 风力机的分类
        1.2.1 水平轴风力机
        1.2.2 垂直轴风力机
        1.2.3 国内外垂直轴风力机发展概况
    1.3 国内外研究状况
    1.4 本论文的研究内容
第2章 风力机的基本理论
    2.1 贝茨定理
    2.2 风力机的翼型几何参数和空气动力特性
        2.2.1 翼型的几何参数
        2.2.2 叶片安装角
        2.2.3 翼型的空气动力特性
    2.3 垂直轴风力机的工作原理
        2.3.1 升力型风力机的工作原理
        2.3.2 阻力型风力机的工作原理
第3章 数值模拟方法与验证
    3.1 FLUENT 概述
    3.2 物理模型的建立
    3.3 计算域网格划分
    3.4 参数设定
    3.5 计算结果及验证
第4章 叶片最大厚度前部修型的垂直轴风力机气动性能
    4.1 修型方案
    4.2 实验结果与分析
        4.2.1 叶片前部修型的风能利用系数
        4.2.2 机理分析
    4.3 本章小结
第5章 叶片前部修型的垂直轴风力机安装角敏感性研究
    5.1 研究方案
    5.2 实验结果与分析
        5.2.1 2 度安装角
        5.2.2 4 度安装角
        5.2.3 6 度安装角
    5.3 不同叶片安装角度下垂直轴风力机气动性能
    5.4 本章小结
第6章 叶片尾缘喷气的垂直轴风力机气动性能研究
    6.1 叶片尾缘喷气结构
    6.2 结果分析
    6.3 机理分析
    6.4 本章小结
结论及展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]直线翼垂直轴风力机起动性的实验研究[J]. 李岩,田川公太朗,冯放.  太阳能学报. 2011(06)
[2]我国中小型风力发电产业发展概况[J]. 李德孚.  可再生能源. 2010(05)
[3]垂直轴风力机发展现状[J]. 李文升.  今日科苑. 2010(18)
[4]风力发电机叶片数值模拟综述[J]. 刘丹,李军向,薛忠民,陈淳.  电气技术. 2010(07)
[5]垂直轴风力机应用概况及其展望[J]. 姚英学,汤志鹏.  现代制造工程. 2010(03)
[6]垂直轴风力机二维非定常流场数值模拟[J]. 阳志钦,崔文篆.  现代制造工程. 2009(08)
[7]垂直轴风力机技术讲座(四) 升力型垂直轴风力机相关理论[J]. 李岩.  可再生能源. 2009(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]垂直轴风力发电机的发展概况及趋势[J]. 孙云峰,田德,王海宽,张春友,时燕,亢燕茹.  农村牧区机械化. 2008(02)
[10]欧盟可再生能源发展的新政策及对我国的启示[J]. 李俊峰,时璟丽,王仲颖.  可再生能源. 2007(03)

硕士论文
[1]直叶片垂直轴风力机研究[D]. 巫发明.兰州理工大学 2009



本文编号：3468589