变桨距垂直轴风力机气动性能分析

发布时间：2021-11-09 19:17

　　垂直轴风力机的特点是叶片与来流方向垂直，同水平轴风力机相比，不需要任何对风装置而且具有结构简单等优势，因而吸引了国内外众多学者对其展开了研究，这里面所关心的核心问题就是风力机的风能利用率、起动性能和叶片的瞬时载荷等。对于垂直轴风力机因为理论上的不完善，所以作为流体研究方法之一的计算流体动力学方法的研究显得尤为必要，它不但能从宏观上得到一些分析，而且也能够得到叶片的瞬态流场分布以及叶片的瞬时力和力矩等微观性态，这些对风力机的研发都具有重要的实用价值。本文主要采用数值方法对风力机的性能展开研究和讨论，研究的思路遵循从局部到整体，从静态到动态，从定桨距风力机到变桨距风力机等循序渐进的过程。首先介绍了变桨距垂直轴风力机的基本原理。对翼型进行了选型，研究了在静态条件下雷诺数对翼型升阻特性等的影响。从垂直轴风力机的数学模型出发，推导出该翼型动态分析的依据，并进行动态分析。评估了翼型性能与风力机叶片在不同卦限气动性能的大致关系，根据翼型的气动数据使用多流管理论获得变桨距风力机的变桨规律。其次，分析了数值模拟的基本思路，对垂直轴风力机数值模拟中出现的若干问题应用流体的基本原理进行解读。从二维和三维模型... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

水平轴风力机

哈尔 滨 工程 大 学硕 士 学 位论 文 轴风 力机 的 特点 是 风 轮的 旋 转轴 与来 流 方 向 一致 ， 垂直 轴风 力 机 则 是风 轮 的 旋 转轴 垂 直 来流 方 向 ，具 体 如 图 1. 1 和图 1 .2 ， 它 们都 是 风 力机 在 海 上的 应 用 [5 ]。

图 1. 1 水 平轴 风 力 机 图 1. 2 垂 直轴 风 力 机 与水 平 轴 风力 机 相 比 ，垂 直 轴 风 力机 的 理 论不 成 熟， 使 其 一 直 难以 取 代 水 平轴 风 力 机。 垂 直 轴 风力 机 要 比 水平 轴 风力 机发 展 晚 一 些， 直 到 2 0 世纪 20 年代 才 出现 ，2 0 世纪 20 年 代发 现的 S 型风 力 机 ，效 率不 超 过 10 % 。 2 0 世 纪 30 年代 初 ，法 国人 Da r r ie u s 设计 的φ 型 立 轴 风轮 ， 通 过 绳索 在 两端 固定 ， 利 用 翼型 的 升力 驱动 叶 片转 动， 如 图 1 .3 所示 。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多种UDF方法的变桨距垂直轴风力机性能分析[J]. 张立勋,刘小红,张松,梁迎彬,杨勇.  农业机械学报. 2012(09)
[2]风力机翼型大迎角分离和动态失速的数值研究[J]. 黄知龙,刘沛清,赵万里.  电网与清洁能源. 2010(05)
[3]翼型失速及雷诺数变化对风力机气动性能影响的数值研究[J]. 靳允立,胡骏.  太阳能学报. 2009(09)

博士论文
[1]竖轴H型叶轮及导流罩流体动力性能数值模拟[D]. 孙科.哈尔滨工程大学 2008

硕士论文
[1]立轴风力机变桨距规律控制研究[D]. 王康.哈尔滨工程大学 2011
[2]垂直轴风力机变桨距控制参数优化选择的研究[D]. 郑树育.哈尔滨工业大学 2010
[3]立轴式可变角叶轮流场数值模拟[D]. 焦磊.哈尔滨工程大学 2010
[4]直叶片垂直轴风力机研究[D]. 巫发明.兰州理工大学 2009
[5]风力机叶片翼型气动特性数值研究[D]. 李杰.华北电力大学（北京） 2009
[6]垂直轴风机叶轮空气动力学性能研究[D]. 廖康平.哈尔滨工程大学 2006
[7]提高风力机叶型气动性能的研究[D]. 唐进.清华大学 2004



本文编号：3485920