風沙環(huán)境下水平軸風力機的氣動特性研究.pdf

1、風能作為可再生能源，近年來開始大規(guī)模的開發(fā)和利用。目前主要以水平軸可變槳機組為主，其中風輪是將風能轉換為機械能的重要部件。針對風沙環(huán)境下運行的風力機，本文利用數值模擬風洞的方法，研究了不同沙塵體積分數和沙塵顆粒直徑對風輪變風速和恒定風速下轉矩特性的影響及風沙流動規(guī)律。
　　1.不同沙塵體積分數對風輪轉矩特性影響
　　當顆粒直徑不變，變風速工況下，風速在3-17m/s時，風輪轉矩隨沙塵體積分數的增加隨之增加，且比潔凈空氣時風輪

2、轉矩要大。在此風速區(qū)域內，低風速區(qū)域風輪轉矩隨體積分數的增加并不敏感，風輪轉矩隨體積分數增加變化不大;高風速區(qū)域風輪轉矩隨沙塵體積分數的增加增大較多，說明在此區(qū)間內風輪轉矩對沙塵體積分數的變化比較敏感。風速在17-24m/s時，風輪轉矩隨體積分數增加要比潔凈空氣時小，高風速時風力機進入失速狀態(tài)，流動是湍流運動，沙塵顆粒的存在加劇了流動分離，使風輪的出力減小。
　　某一恒定風速時，隨沙塵體積分數增加，風輪轉矩隨之增加。體積分數在0-

3、4％之間時轉矩隨體積分數增大較多，體積分數在4％-9％之間時轉矩隨體積分數增大幅度減小，但整體增大比較平穩(wěn)，均比潔凈空氣時的要大。體積分數2％和4％時風輪轉矩值相差不是很明顯，但均大于潔凈空氣時風輪轉矩值。
　　2.不同顆粒直徑對風輪轉矩特性影響
　　當沙塵體積分數不變，變風速工況下，風速在3-17m/s時，風輪轉矩隨沙塵顆粒直徑的增加隨之增加，且比潔凈空氣時風輪轉矩要大。在此低風速區(qū)間內風輪轉矩隨沙塵顆粒直徑的增加并不敏感

4、;高風速區(qū)域風輪轉矩隨顆粒直徑的增加而增大較多，說明該高風速區(qū)域風輪轉矩隨顆粒直徑的增加很敏感。風速在17-24m/s時風輪轉矩隨顆粒直徑的增加其值減小，且含沙塵空氣流動下的風輪轉矩值均小于潔凈空氣時風輪的轉矩大小，即高風速區(qū)域風輪嚴重失速，沿翼型表面流動紊亂。
　　在某一恒定風速時，隨沙塵顆粒中值直徑增大，風輪轉矩隨之增加。沙塵顆粒直徑在0-0.05mm時轉矩隨顆粒直徑的增大隨之增加，沙塵顆粒直徑在0.05-0.2mm之間時轉矩