小型風(fēng)力機(jī)設(shè)計及風(fēng)輪氣動性能的數(shù)值研究.pdf

1、本文以10KW小型定槳距風(fēng)力機(jī)為研究對象,利用Fluent流體計算軟件,對風(fēng)力機(jī)專用翼型及風(fēng)輪的氣動特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。主要完成了以下幾方面的工作：分別選用S-A、RNGκ-ε、κ-ωSST三種湍流模型對S827、S832翼型的繞流流動進(jìn)行了數(shù)值計算,通過與實驗數(shù)據(jù)的對比,研究了不同湍流模型對風(fēng)力機(jī)翼型氣動性能的預(yù)測能力,以確定適合于本文流動問題的湍流模型。采用數(shù)值模擬方法分析了NACA和NREL兩個系列的五種風(fēng)力機(jī)翼型的氣動特性,

2、結(jié)果表明：針對S系列翼型,翼型彎度相近時,隨著翼型厚度的增大,對應(yīng)同一攻角的翼型升力系數(shù)有所提高,同時翼型上下面的壓差阻力也增大,使得翼型的升阻比有所降低,但與薄翼型相比,較厚翼型的最佳升阻比攻角范圍較寬；在適當(dāng)攻角范圍內(nèi),增加翼型彎度,可以提高翼型的升力系數(shù)及升阻比,使得翼型具有較寬的高升阻比范圍,但是超過一定攻角范圍時,翼型彎度較大的卻容易發(fā)生流動分離,翼型氣動性能下降；NREL風(fēng)力機(jī)專用翼型較傳統(tǒng)翼型更能滿足氣動性能的要求,并且翼

3、型具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。基于Wilson理論進(jìn)行了10KW小型定槳距風(fēng)力機(jī)葉片的氣動設(shè)計,考慮了葉尖損失、葉根損失以及軸向、周向干擾因子對葉片最佳性能的影響,基于Pro/E三維造型軟件實現(xiàn)了風(fēng)力機(jī)葉片三維模型的參數(shù)化建模,構(gòu)建了風(fēng)力機(jī)葉片及整個風(fēng)輪三維實體模型,大大提高了風(fēng)輪設(shè)計與造型的效率和精度。最后,在額定工況和十五個非額定工況下對風(fēng)輪流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,計算出不同風(fēng)速下風(fēng)力機(jī)的功率和效率,驗證了本文所采用優(yōu)化設(shè)計方法和數(shù)值模擬方