非定常風(fēng)載作用下垂直軸風(fēng)機的氣動載荷和性能研究.pdf

1、為了減少城市中的大氣污染，風(fēng)能作為一種廉價的可再生能源受到了廣泛關(guān)注。垂直軸風(fēng)機是獲得風(fēng)能的一種重要形式，因此人們開展了許多針對垂直軸風(fēng)機氣動載荷和性能的研究。但是現(xiàn)有研究大多是針對定常風(fēng)場開展的，目前關(guān)于非定常風(fēng)場中垂直軸風(fēng)機氣動載荷和性能的研究相對較少。本文采用數(shù)值模擬和風(fēng)洞實驗相結(jié)合的方法，針對非定常風(fēng)場中垂直軸風(fēng)機的氣動載荷及性能進行了深入研究。具體研究內(nèi)容如下：
　　采用基于N-S方程的數(shù)值模擬方法，針對采用NACA00

2、12和NACA0022翼形葉片的兩種垂直軸風(fēng)機，開展了風(fēng)機氣動載荷和氣動性能的數(shù)值模擬研究。將風(fēng)機功率系數(shù)的數(shù)值結(jié)果與文獻中的實驗數(shù)據(jù)進行了對比，結(jié)果符合較好，從而驗證了數(shù)值計算方法的有效性。
　　開展了在非定常風(fēng)場條件下葉片厚度、葉尖速比、來流速度波動頻率和來流速度波動幅值等參數(shù)對垂直軸風(fēng)機氣動性能影響的數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明，較大的葉片厚度、葉尖速比和來流速度波動頻率有助于提高風(fēng)機的氣動性能，而較大的來流速度波動幅值會導(dǎo)致風(fēng)機

3、氣動性能的下降。
　　針對肯尼亞國內(nèi)兩個城市的實際非定常風(fēng)場，開展了垂直軸風(fēng)機氣動載荷及性能的數(shù)值模擬研究，并將數(shù)值模擬獲得的功率密度與實測數(shù)據(jù)進行了對比，驗證了數(shù)值計算方法的實際工程應(yīng)用價值。
　　采用風(fēng)洞實驗方法，開展了小型Savonius風(fēng)機在湍動來流條件下的非定常氣動特性研究。在風(fēng)洞實驗中利用湍流發(fā)生器實現(xiàn)了湍動來流條件，采用旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器測量風(fēng)機的扭矩，并進一步分析獲得了風(fēng)機的氣動載荷及性能。結(jié)果表明，湍動來流對風(fēng)