Magnus效應風力機氣動性能數(shù)值模擬及翼型優(yōu)化探索.pdf

1、風力機是將風的機械能轉化為電能的關鍵設備，一向是風能發(fā)展技術的重點研究領域。風力機葉片是能量轉化的核心裝置，其性能直接影響整機的風能利用效率。商業(yè)化水平軸風力機單機容量多為兆瓦級別，葉片長度均達到數(shù)十米，重力載荷較大；為了提高風能利用效率葉片多伴有一定的扭轉角，葉片制造加工有一定的難度，并對攻角比較敏感；此類型風力機切入速度多為4m/s及以上，在中低速風速區(qū)間效率不高。而基于Magnus效應的葉片構型，其可有效地利用中低速風資源，且葉片

2、加工制造較為簡單，然而其在風能利用效率方面仍不及傳統(tǒng)大型商業(yè)化風力機。因此運用數(shù)值模擬技術研究其流場規(guī)律并探究不同葉片配置，尋找提升效率的途徑是非常必要的。
　　本文首先介紹傳統(tǒng)風力機的空氣動力學理論例如致動槳盤理論，葉素理論，以及簡化葉素動量理論等，并結合Magnus效應風力機實際情況對公式進行一定的擴展與改寫，建立其對應的空氣動力學模型。
　　其次簡要地介紹計算流體動力學軟件的基本工作原理。并運用數(shù)值模擬軟件Fluent

3、對其二維翼型在不同來流風速以及自轉速度工況下模擬，研究其流場特性。得出二維旋轉圓柱繞流的升力系數(shù)隨著轉速的增大而增大，隨著來流風速的增大而減小，且數(shù)值與周速比正相關。二維翼型在中低風速區(qū)的升阻比數(shù)值較高。
　　再次對于不同配置的三維葉輪進行不同工況模擬，研究葉片幾何外形參數(shù)對于風能利用效率的影響，并探究葉片最優(yōu)配置。得出葉輪在周速比為2到6時效率可達到25％以上，且6葉片配置更優(yōu)。
　　最后針對Magnus效應風力機翼型升阻