風力發(fā)電機葉片氣動性能與結構分析.pdf

1、小型垂直軸風力機既可以充分開發(fā)我國低風速區(qū)的風能資源，又可以滿足偏遠山區(qū)的用電需求，同時還可以緩解城市用電壓力，因而小型垂直軸風力機擁有廣闊的市場前景。但垂直軸風力機的設計理論不夠完善，以及人們長期對垂直軸風力機的錯誤認識嚴重阻礙了垂直軸風力機的發(fā)展。近些年來計算流體力學的飛速發(fā)展為垂直軸風力機的發(fā)展奠定了堅實的物質基礎。本文主要采用計算流體力學 CFD(Computational Fluid Dynamics)數(shù)值模擬方法，采用滑移網(wǎng)

2、格技術，對二維風力機流場進行氣動性能分析研究。
　　采用三種不同的湍流模型(Spalart-Allmaras單方程模型、Standard k-ε兩方程模型和 SST K-ω兩方程模型)對 NACA0016翼型進行數(shù)值模擬分析，通過獲取不同攻角的升力系數(shù)及阻力系數(shù)對其氣動性能進行分析。三種模型對失速攻角的預測都在15左右，與 AID翼型數(shù)據(jù)庫給出的失速攻角基本吻合。對三種模型升阻力系數(shù)的模擬結果在基本翼型失速之前相同，在失速之后產生

3、較大的差別，為后續(xù)選擇合適的尖速比提供了依據(jù)；通過理論推導，得出了翼型攻角及相對風速與風輪轉角的關系式，并用 MATLAB編程繪制出其關系曲線，發(fā)現(xiàn)翼型在初始位置時的相對風速最大，此時攻角為零，相對風速不對葉片產生升力。
　　采用 CFD數(shù)值模擬方法對風輪整機進行數(shù)值模擬，根據(jù)前面的理論分析，取風輪的尖速比為4和5來進行計算，通過壓力云圖、速度云圖對風輪外流場進行分析，并分析不同尖速比下風速和風壓的變化趨勢；截取流場速度變化軌跡對