格尼襟翼几何参数对垂直轴风力机气动性能的影响

发布时间：2024-03-11 05:42

　　为增加格尼襟翼对垂直轴风力机气动性能的提升效果,采用数值模拟的方法研究了格尼襟翼对垂直轴风力机风能利用系数、力矩系数、叶片切向力及叶片法向力的影响,通过改变格尼襟翼高度和宽度优选其几何参数。结果表明:格尼襟翼可大幅提高垂直轴风力机气动性能,最大风能利用系数增大15.97%,最佳尖速比由3.625降低至3;在上游区可大幅提升切向力,在下游区提升效果不明显;格尼襟翼高度太低,提升效果降低,太高则增大了阻力矩,0.75%弦长的高度可使增幅提升至20.71%;分析格尼襟翼宽度对气动性能的统计学参数可知,宽度越大载荷波动越为稳定。

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【部分图文】：

图1具有GF的垂直轴风力机几何模型(mm)

GF高度HGF分别为:0.5%c、0.75%c、1%c、1.25%c、1.5%c和1.75%c;厚度WGF分别为:0.04%c、0.08%c和0.12%c。具有外侧GF的垂直轴风力机几何模型如图1所示。其中,H为叶片半高,cS为支撑杆截面长度。采用计算平面以模拟风力机气动性能。1....

图2网格划分

剪切应力输运湍流模型SSTk-ω明显低于实验值,而转捩剪切应力输运TSST湍流模型的风能利用系数曲线较为接近实验曲线,而两种k-ε湍流模型在低尖速比时模拟误差较大。因此所选湍流模型与数值算法可较为精确地计算气动性能。图3计算模型验证结果

图4具有GF的垂直轴风力机风能利用系数

图4为具有GF的垂直轴风力机风能利用系数随尖速比的变化。由图4可知,最大风能利用系数可由0.2936提升至0.3405,增幅为15.97%,最佳尖速比由3.625减小至3,对应最佳转速可降低17.24%。由此可知,GF可大幅提升风能利用系数,且最佳转速可降低,离心力可大幅减小....

图5具有GF的垂直轴风力机力矩系数

图5为具有GF的力矩系数曲线,其中,TSR为尖速比。由图5可知,GF垂直轴风力机最大力矩系数为0.2187,最小为0.0279,峰谷差值为0.1908,波动方差为0.003248。对应地,原始叶片最大力矩系数为0.1628,最小为0.0075,峰谷差值0.1554,....

本文编号：3925912