低噪高效碟形風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能研究.pdf

1、近年來(lái)，全世界范圍內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，風(fēng)電已超過(guò)核電成為世界第三大主力能源，尤其在我國(guó)，風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)和新增裝機(jī)容量都已穩(wěn)居世界第一位。但由于風(fēng)電規(guī)劃不均、電網(wǎng)承載能力不夠等原因，風(fēng)電消滯問(wèn)題正在制約著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。發(fā)展分布式能源和小型風(fēng)力發(fā)電是解決這一問(wèn)題的有效手段，所以本文以此為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)了全新形式的碟形風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并對(duì)其葉輪進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬，為其深入研究確定目標(biāo)方向。具體的工作成果如下：
　?。?）選定葉片安裝

2、角、葉輪開(kāi)度作為主要研究對(duì)象，葉片數(shù)作為次要研究對(duì)象，根據(jù)設(shè)計(jì)思路確定模型尺寸并選定其中3個(gè)模型進(jìn)行三維建模。采用3D打印技術(shù)和拆分打印的方法制作3個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，設(shè)計(jì)并在風(fēng)洞中安裝測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
　?。?）對(duì)3個(gè)模型分別進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，包括啟動(dòng)性能和氣動(dòng)性能的試驗(yàn)，其中，每個(gè)模型安排多葉片對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)修正結(jié)果表明，30/45模型的整體性能優(yōu)于其他兩個(gè)模型，風(fēng)能利用系數(shù)在0.42附近，可以在很低的風(fēng)速下啟動(dòng)；30/30模型性能次之；60

3、/45模型的性能與其他模型有明顯的差距。
　?。?）針對(duì)研究對(duì)象的特點(diǎn)，利用三維無(wú)厚度壁面的處理方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，通過(guò)對(duì)全尺寸系列的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型進(jìn)行基于正交試驗(yàn)方法的三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，獲得其風(fēng)能利用系數(shù)曲線和流場(chǎng)分布圖，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行極差和方差分析。結(jié)果表明30/60模型具有最佳氣動(dòng)性能，葉片安裝角對(duì)性能的影響最大。此外還對(duì)45/45模型進(jìn)行了同阻塞比下的三維非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，對(duì)其在風(fēng)洞試驗(yàn)中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速突變現(xiàn)象給出較為合理的解釋。<