直葉片垂直軸風力機風輪氣動性能預估.pdf

1、風力發(fā)電是通過風力機裝置將風能轉化為電能,因此如何設計一種高效、可靠的風力機是風力發(fā)電技術的關鍵。垂直軸風力機與水平軸風力機相比有其優(yōu)勢所在。本文以600W直葉片垂直軸風力機為研究對象,對NACA系列對稱翼型及風輪簡化二維模型和全三維模型進行了數(shù)值模擬。主要研究內容如下：首先,選用了k-ωSST和RNGk-ε兩種湍流模型對NACA0012翼型進行了數(shù)值模擬,對比了不同湍流模型對氣動模擬精度的影響,計算結果表明：k-wSST湍流模型模擬的

2、升阻力系數(shù)比較準確。定常和非定常計算值相比較,非定常模擬的升阻力系數(shù)比較準確。其次,不考慮連桿、轉軸以及葉尖損失的影響,把三維H型直葉片垂直軸風輪簡化為二維風輪,采用滑移網格技術對該簡化模型進行數(shù)值模擬。計算分析得出,對于同一風速,隨著尾流遠離風輪,尾流速度逐漸接近來流風速；對于不同風速,隨著風速的增加,尾流擴散區(qū)的長度逐漸增加,尾流擴散中心的最小尾流值也在增加；功率隨著風速的增加而增加,當達到額定風速時,功率值也趨近于額定功率,隨著風

3、速的繼續(xù)增加,功率也有所增加。對于同一轉速,隨著尾流遠離風輪,尾流速度逐漸接近來流風速；對比不同轉速,隨著轉速的增加,尾流擴散區(qū)Y方向的長度逐漸增加；功率隨著轉速的增加而增加,當達到某一轉速時,功率達到最大,隨著轉速的繼續(xù)增加,功率則逐漸減小。風力機輸出功率隨轉速先增加后減小,最大功率的位置五葉片較三葉片所對應的轉速低。最后,基于N-S方程和k-ωSST湍流模型,采用非結構化網格,分別分析了三葉片和五葉片風輪在不同工況下的全三維非定常流