双层可伸缩式垂直轴风力机结构及气动特性计算研究

发布时间：2022-01-01 22:55

　　当前,大型风电的快速发展也带动了中小型风电的推广和应用,适合于离网型和分布式的中小型风电系统的研究和开发越来越受到重视。这其中,直线翼垂直轴风力机以其简单的结构、良好的风向适应性、便利的安装维护性等优点尤其受到广泛关注。然而,研究发现该种风力机也存在一些缺点,如在低风速条件下的自起动性较差需要安装起动装置;风能利用效率低于现在主流的水平轴螺旋桨式风力机等。为改善直线翼垂直轴风力机低风速起动性能,提高风能利用率,本研究提出了一种新型的双层可伸缩式垂直轴风力机,该风力机是基于现有的直线翼垂直轴风力机的一种升阻复合型风力机。该风力机包括内外两层叶片,外层为主叶片,内层为副叶片,在副叶片最大厚度处安装可伸缩的柔性辅助叶片。当风力机处于起动状态时,风轮转速较低,柔性辅助叶片打开,与副叶片一起构成阻力风轮,可产生较大转矩,使风力机能够快速起动,从而解决直线翼垂直轴风力机的起动性差的问题。当风力机起动后,柔性辅助叶片缩回副叶片中,副叶片恢复叶片升力特性,此时风力机主要依靠外层叶片产生的转矩旋转,内层副叶片的转矩对风力机转动起到一定的辅助作用,可在一定程度上提高风力机的风能利用率。该种结构的风力机目前... 

【文章来源】：东北农业大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 前言
    1.1 风能利用现状
    1.2 风力机类型
        1.2.1 水平轴风力机
        1.2.2 垂直轴风力机
    1.3 垂直轴风力机研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 主要研究内容
    1.5 技术路线
2 垂直轴风力机相关理论及研究方法
    2.1 垂直轴风力机工作原理
        2.1.1 垂直轴风力机基本参数
        2.1.2 阻力型垂直轴风力机工作原理
        2.1.3 升力型垂直轴风力机工作原理
    2.2 垂直轴风力机研究方法
        2.2.1 研究方法概述
        2.2.2 理论分析
        2.2.3 数值计算
        2.2.4 风洞实验
3 双层可伸缩式垂直轴风力机气动特性数值模拟研究
    3.1 双层可伸缩式垂直轴风力机模型
    3.2 基本结构参数设计
        3.2.1 风轮参数设计
        3.2.2 叶片参数设计
    3.3 双层可伸缩式垂直轴风力机气动特性数值计算
        3.3.1 数值模拟计算方法
        3.3.2 直线翼垂直轴风力机力矩特性
        3.3.3 内层叶片安装位置对风轮输出特性的影响
        3.3.4 柔性辅助叶片展开轮廓对风轮输出特性的影响
    3.4 风洞实验验证
        3.4.1 风洞实验模型
        3.4.2 风洞实验结果
    3.5 本章小结
4 风洞验证实验及风力机伸缩结构设计
    4.1 伸缩机构实现原理
    4.2 柔性辅助叶片受力与运动分析
    4.3 扭矩弹簧计算
    4.4 整机三维建模
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]积极发展清洁能源 推动改善环境质量[J]. 李克强.  杭州(周刊). 2014(04)
[2]导叶对涡轮型垂直轴风力机气动性能的影响[J]. 原红红,赵振宙,郑源,黄娟.  河海大学学报(自然科学版). 2013(06)
[3]基于滑移网格的H型垂直轴动态气动特性分析[J]. 高伟,李春,叶舟,聂佳斌.  流体机械. 2013(10)
[4]中小型风力发电机组行业的市场现状、问题分析与发展预测[J]. 黄健毅,牛芳.  电气应用. 2013(16)
[5]垂直轴风力机翼型动态气动性能研究[J]. 聂佳斌,李春,祖红亚.  机械研究与应用. 2013(03)
[6]实度对直叶片垂直轴风力机风轮气动性能的影响分析[J]. 张立勋,梁迎彬,李二肖,尉越啸,杨勇,郭健.  农业机械学报. 2013(05)
[7]基于滑移网格的小型垂直轴风力机气动性能的数值模拟[J]. 姚激,张立翔.  机械与电子. 2013(05)
[8]2012年中小型风能行业发展形势报告 中国农业机械工业协会风能设备分会[J]. 祁和生,李德孚,姚修伟.  机电设备. 2013(01)
[9]组合型垂直轴风力机结合角度对起动性的影响[J]. 李岩,田文强,冯放,丁国奇,和庆斌.  农业机械学报. 2012(12)
[10]直叶片达里厄风轮流场非定常数值计算[J]. 赵振宙,原红红,郑源,黄娟,赵振宁.  排灌机械工程学报. 2012(05)

硕士论文
[1]升力型、升阻型垂直轴风力机气动计算和优化设计[D]. 李振朋.兰州理工大学 2013
[2]垂直轴风力机结构数值模拟研究[D]. 唐苏川.哈尔滨工业大学 2013
[3]垂直轴风力机直叶片的力学性能分析[D]. 陈丁刚.昆明理工大学 2011
[4]垂直轴风力机气动性能分析及结构设计[D]. 王兵兵.华北电力大学（北京） 2011



本文编号：3562984