大容量濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型氣動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本論文的選題是國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目《濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪系列化的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)與研究》[批準(zhǔn)號(hào)：59776033](快速反應(yīng)項(xiàng)目)中的一部分。研究目的是通過采用車載法對大容量濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)相似模型的氣動(dòng)特性、發(fā)電功率輸出特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，對研究結(jié)果與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，初步建立濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中、大容量的系列化機(jī)組的關(guān)鍵參數(shù)的理論設(shè)計(jì)公式。 在濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的前期研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制造了大容量機(jī)組的相似模型

2、Ⅰ。采用車載法選擇10m/s、12m/s、14m/s三種風(fēng)速對相似模型Ⅰ的中央流路內(nèi)的6列、8排共48個(gè)特征點(diǎn)的總壓、靜壓等氣動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了測試，對測定結(jié)果和氣動(dòng)特性進(jìn)行了理論分析研究。研究結(jié)果得出：模型內(nèi)葉輪安裝處的氣流流速是前方相同面積來流風(fēng)速的1.31倍，氣流動(dòng)能增至前方相同面積來流風(fēng)能的2.25倍。 在相似模型Ⅰ的氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了在距相似模型Ⅰ入口565mm處(擴(kuò)散管軸向長度的37.8％處)，氣流流速是前方相同面積來

3、流風(fēng)速的1.34倍，氣流動(dòng)能增至前方相同面積來流風(fēng)能的2.41倍。 在相似模型Ⅰ的基礎(chǔ)上，收縮管的直線圓錐改造成母線為圓弧形的圓錐，稱相似模型Ⅱ。采用車載法，選擇與相似模型Ⅰ相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)條件，對特征點(diǎn)的總壓、靜壓等氣動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了測試，對測定結(jié)果和氣動(dòng)特性進(jìn)行了理論分析研究。研究結(jié)果得出：模型Ⅱ內(nèi)葉輪安裝處的氣流流速是前方相同面積來流風(fēng)速的1.38倍，比相似模型Ⅰ提高了5.3％，氣流動(dòng)能增至前方相同面積來流風(fēng)能的2.63倍

4、，比相似模型Ⅰ提高了16.9％。 在相似模型Ⅱ的氣動(dòng)特性中，發(fā)現(xiàn)了在距相似模型Ⅱ入口斷面365mm處(擴(kuò)散管入口斷面處)，氣流流速是前方相同面積來流風(fēng)速的1.40倍，比相似模型Ⅰ提高了4.5％，氣流動(dòng)能增至前方相同面積來流風(fēng)能的2.74倍，比相似模型Ⅰ提高了13.7％。 在相似模型Ⅱ的氣動(dòng)特性中，選取風(fēng)速為12m/s時(shí)對在不同溫度條件下的氣動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果得出：溫度對氣動(dòng)特性的影響與理論分析結(jié)果一致，為建立

5、中、大容量系列化濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的理論設(shè)計(jì)公式提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 在相似模型Ⅱ內(nèi)設(shè)計(jì)安裝了風(fēng)能利用系數(shù)CP為0.182、葉輪直徑為860mm的六葉片葉輪，選用了效率為0.655的100W永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行了功率輸出特性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：葉輪安裝處的氣流流速是前方相同面積來流風(fēng)速的1.37倍，氣流動(dòng)能增至前方相同面積來流風(fēng)能的2.57倍。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果與氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致性很高。 根據(jù)相似模型Ⅰ的氣動(dòng)特性、相似模型