Φ型垂直軸風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)特性及建筑物風(fēng)場(chǎng)配置研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)有多種形式，而充分利用各自的性能特點(diǎn)和應(yīng)用規(guī)律以提升風(fēng)能利用效率則是它們共同的需求。本文以Φ型垂直軸風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象，以CFD模擬仿真為手段，以風(fēng)能利用率為條件，研究Φ型垂直軸風(fēng)力機(jī)自身的氣動(dòng)特性以及安裝在建筑物上的位置、高度和布局等風(fēng)場(chǎng)配置規(guī)律。
　　本文首先選用S-A湍流模型，對(duì)Φ型垂直軸風(fēng)力機(jī)的NACA0012翼型氣動(dòng)特性進(jìn)行研究。翼型的弦長(zhǎng)為100mm，相對(duì)厚度為12mm，通過(guò)分析得到升力系數(shù)、阻力系數(shù)以及升阻比

2、隨攻角的變化曲線(xiàn)，找到翼型的最佳攻角;然后，從隨攻角變化的翼型上下面靜壓強(qiáng)度云圖和速度流線(xiàn)圖中，分析翼型失速的變化過(guò)程。表現(xiàn)的規(guī)律為:隨著攻角(20-180)的增加，NACA0012翼型的升力系數(shù)曲線(xiàn)呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)，在攻角α=13.50時(shí)升力系數(shù)達(dá)到最大值0.34;而翼型的阻力系數(shù)曲線(xiàn)是一直在緩慢上升的。升阻比曲線(xiàn)隨攻角的變化趨勢(shì)和升力系數(shù)曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)相似，但是在攻角α=8.50時(shí)升阻比取得最大值為13。
　　為了進(jìn)一步

3、研究Φ型垂直軸風(fēng)力機(jī)安裝于地面時(shí)的氣動(dòng)特性，本文分別采用CFD計(jì)算法和吹風(fēng)試驗(yàn)法獲得風(fēng)力機(jī)在不同尖速比下的風(fēng)功率曲線(xiàn)。結(jié)果表明，吹風(fēng)試驗(yàn)測(cè)量值與CFD計(jì)算法得到的曲線(xiàn)相比，結(jié)果都偏小，風(fēng)能系數(shù)的最大值約為19％，但是整體曲線(xiàn)變化趨勢(shì)是大致相同的，即兩種方法得到的風(fēng)能利用系數(shù)隨尖速比變化的規(guī)律是相同的，而且都是在尖速比大約為4.2時(shí)風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用率最大。這也在一定程度上說(shuō)明了CFD計(jì)算法中所選的湍流模型、計(jì)算算法是合理的。
　　以前

4、述氣動(dòng)特性為基礎(chǔ)，本文重點(diǎn)研究了Φ型垂直軸風(fēng)力機(jī)在三種典型建筑物結(jié)構(gòu)周?chē)L(fēng)環(huán)境中的安裝配置規(guī)律。首先對(duì)沒(méi)有風(fēng)力機(jī)時(shí)的三種典型建筑物結(jié)構(gòu)周?chē)L(fēng)環(huán)境進(jìn)行數(shù)值模擬，以風(fēng)速比大于1、湍流強(qiáng)度小于25％為評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到適宜風(fēng)力機(jī)安裝的位置、高度及排布方式。仿真表明，對(duì)平頂建筑結(jié)構(gòu)而言，同一風(fēng)速下，風(fēng)向不同時(shí)，適宜風(fēng)力機(jī)安裝的高度也不相同;通道建筑物結(jié)構(gòu)比單個(gè)平頂建物結(jié)構(gòu)的風(fēng)能聚集效應(yīng)大，而空洞建筑物結(jié)構(gòu)中適宜安裝風(fēng)力機(jī)的空間比較小，但風(fēng)力機(jī)安裝于