风向对建筑增强型垂直轴风力机气动性能的影响

发布时间：2022-01-19 20:33

　　为充分利用建筑周围的局部强化风,对建筑环境中的垂直轴风力机进行了非定常数值模拟。对以NACA0021翼型作为叶片截面的三叶片原始直线翼垂直轴风力机周围流场进行数值模拟,并与实验值进行比较,结合高耸建筑的高度优势、建筑扩散体强化风速效应及风向研究建筑增强型直线翼垂直轴风力机捕获风能的特点与优势。结果表明:建筑增强型直线翼垂直轴风力机的风能利用系数最高提升至原始直线翼垂直轴风力机的2.47倍,但其载荷波动大,对结构安全性与可靠性提出了更高的要求,且对风向、建筑扩散体排布方式及建筑外廓敏感度高。 

【文章来源】：动力工程学报. 2018,38(06)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图１圆柱体建筑物之间的夹道效应Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｆｌｏｗｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｒｏｕｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｓ

采用地面粗糙度类别为Ｄ的经验指数模型来描述上海市市区平均风速沿高度的变化规律。上海市年平均风速为３．６５ｍ／ｓ，根据风剪切效应可知，２００ｍ高空处的城市来流风速为９ｍ／ｓ。１．３主要气动参数在ＳＢ－ＶＡＷＴ中赤道平面攻角α随相位角的周期性变化关系如下：α＝ｔａｎ－１（ｓｉｎθλ＋ｃｏｓθ）（２）式中：θ为相位角；λ为叶尖速比。叶尖速比定义为叶尖切向速度与来流风速的比值：λ＝ＲωＶ∞（３）式中：ω为角速度；Ｖ∞为来流风速；Ｒ为旋转半径。力矩系数Ｃｍ与风能利用系数Ｃｐ均是衡量ＶＡＷＴ性能的重要指标。Ｃｍ＝２Ｔ／（ρＡＲＶ２∞）Ｃｐ＝２Ｐ／（ρＡＶ３∞烅烄烆）（４）式中：Ｔ为转矩；Ｐ为风力机功率；ρ为空气密度；Ａ为扫风面积。实度σ作为描述ＳＢ－ＶＡＷＴ几何形状的重要无因次参数，其表达式［１］如下：σ＝Ｎｃ／（２Ｒ）（５）式中：Ｎ为叶片数；ｃ为翼型弦长。２计算模型２．１几何模型采用对低雷诺数工况有较高风能利用系数的ＮＡＣＡ００２１对称翼型［１８］，其弦长ｃ为８５．８ｍｍ，最大厚度为０．２１ｃ，最大厚度位置在０．３ｃ处，翼型几何模型见图２。图２翼型几何模型Ｆｉｇ．２Ｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅａｉｒｆｏｉｌ为与实验值进行比较，采用的几何模型参数均与文献［１９］相同。ＳＢ－ＶＡＷＴ几何参数见表２。巴林世界贸易中心的建筑增强型水平轴风力机实图与本文ＢＡＳＢ－ＶＡＷＴ几何模型的对比如图３所示。其中建筑增强型水平轴风力

图图３２种ＶＡＷＴ对比图（ｄ）

【参考文献】：
期刊论文
[1]海上漂浮式风力机Spar平台波频与慢漂响应性能分析[J]. 王东华,叶舟,郝文星,张楠,李春.  动力工程学报. 2016(11)
[2]建筑环境中的风能利用研究进展[J]. 袁行飞,张玉.  自然资源学报. 2011(05)
[3]高层建筑的风环境评估[J]. 姜瑜君,桑建国,张伯寅.  北京大学学报(自然科学版). 2006(01)



本文编号：3597516