小型垂直軸風(fēng)機低風(fēng)速下性能優(yōu)化的實驗研究.pdf

1、雖然我國風(fēng)資源蘊含量大，但大部分地區(qū)風(fēng)速相對較低，風(fēng)資源未能得到有效利用。適用于分布式供能的升力型垂直軸風(fēng)機通常效率較高，但啟動力矩小、啟動風(fēng)速高，尤其在低風(fēng)速區(qū)域性能不理想;而阻力型垂直軸風(fēng)機具有啟動力矩大、啟動風(fēng)速低的優(yōu)點，但效率較低。針對上述問題，本文對升力型、阻力型垂直軸風(fēng)機原理及國內(nèi)外主要研究進展進行了較為詳盡的研究與分析，認(rèn)為阻力葉片與升力葉片相結(jié)合的組合式垂直軸風(fēng)機可以使上述問題得到有效改善。為此，本文采用實驗研究方法，對

2、如何通過阻力葉片的改善以提高小型垂直軸風(fēng)機在低風(fēng)速下的輸出功率及啟動性能進行了相關(guān)基礎(chǔ)性的探索研究。本文實驗中采用的阻力葉片為自行設(shè)計，并采用3D打印的方式制作。
　　在半圓筒狀阻力葉片的環(huán)形安裝位置的實驗研究中發(fā)現(xiàn)，半圓筒狀阻力型葉片在0.5R處，與升力葉片間隔60°環(huán)形安裝的方式，能夠有效減小升/阻力葉片間的相互干擾，在低風(fēng)速范圍內(nèi)具有最高的功率輸出曲線和最優(yōu)的啟動性能。研究發(fā)現(xiàn)，阻力葉片對升力葉片具有相互干擾作用，升阻組合式

3、風(fēng)機低風(fēng)速下主要依靠阻力葉片提供驅(qū)動力。改善阻力葉片葉型可減小對于升力葉片的干擾，但阻力葉片的功率損失遠高于升力葉片功率提升的效益。
　　此外，研究發(fā)現(xiàn)，半橢圓筒狀葉片比半圓筒狀葉片具有更優(yōu)異的流線外形，能顯著地提升風(fēng)輪的輸出性能，且隨著半橢圓筒狀葉片長徑比的增大，輸出功率曲線呈現(xiàn)著先增大后減小的趨勢，但也帶來風(fēng)輪不具備自啟動能力的困擾。同時還發(fā)現(xiàn)，半橢圓筒狀葉片環(huán)形安裝會使得風(fēng)輪性能出現(xiàn)大幅下降，甚至某些角度下幾乎無法轉(zhuǎn)動。