非定常風(fēng)載作用下垂直軸風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)載荷和性能研究.pdf

1、為了減少城市中的大氣污染，風(fēng)能作為一種廉價(jià)的可再生能源受到了廣泛關(guān)注。垂直軸風(fēng)機(jī)是獲得風(fēng)能的一種重要形式，因此人們開(kāi)展了許多針對(duì)垂直軸風(fēng)機(jī)氣動(dòng)載荷和性能的研究。但是現(xiàn)有研究大多是針對(duì)定常風(fēng)場(chǎng)開(kāi)展的，目前關(guān)于非定常風(fēng)場(chǎng)中垂直軸風(fēng)機(jī)氣動(dòng)載荷和性能的研究相對(duì)較少。本文采用數(shù)值模擬和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，針對(duì)非定常風(fēng)場(chǎng)中垂直軸風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)載荷及性能進(jìn)行了深入研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　采用基于N-S方程的數(shù)值模擬方法，針對(duì)采用NACA00

2、12和NACA0022翼形葉片的兩種垂直軸風(fēng)機(jī)，開(kāi)展了風(fēng)機(jī)氣動(dòng)載荷和氣動(dòng)性能的數(shù)值模擬研究。將風(fēng)機(jī)功率系數(shù)的數(shù)值結(jié)果與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果符合較好，從而驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算方法的有效性。
　　開(kāi)展了在非定常風(fēng)場(chǎng)條件下葉片厚度、葉尖速比、來(lái)流速度波動(dòng)頻率和來(lái)流速度波動(dòng)幅值等參數(shù)對(duì)垂直軸風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能影響的數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明，較大的葉片厚度、葉尖速比和來(lái)流速度波動(dòng)頻率有助于提高風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能，而較大的來(lái)流速度波動(dòng)幅值會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)

3、氣動(dòng)性能的下降。
　　針對(duì)肯尼亞國(guó)內(nèi)兩個(gè)城市的實(shí)際非定常風(fēng)場(chǎng)，開(kāi)展了垂直軸風(fēng)機(jī)氣動(dòng)載荷及性能的數(shù)值模擬研究，并將數(shù)值模擬獲得的功率密度與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算方法的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
　　采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)方法，開(kāi)展了小型Savonius風(fēng)機(jī)在湍動(dòng)來(lái)流條件下的非定常氣動(dòng)特性研究。在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中利用湍流發(fā)生器實(shí)現(xiàn)了湍動(dòng)來(lái)流條件，采用旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器測(cè)量風(fēng)機(jī)的扭矩，并進(jìn)一步分析獲得了風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)載荷及性能。結(jié)果表明，湍動(dòng)來(lái)流對(duì)風(fēng)