H型垂直軸風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能及主要部件強(qiáng)度分析.pdf

1、在全球面臨著能源危機(jī)與環(huán)境污染的嚴(yán)峻考驗(yàn)下，風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源正受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?。在我?guó)，水平軸風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相對(duì)成熟，在東北、華北、西北等風(fēng)資源豐富地區(qū)發(fā)揮著重要的作用。而在電量需求大的華中、華南等低風(fēng)速地區(qū)，垂直軸風(fēng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需對(duì)風(fēng)、啟動(dòng)風(fēng)速小等優(yōu)點(diǎn)，有著獨(dú)特的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)一款50kW H型垂直軸風(fēng)機(jī)，在分析其氣動(dòng)性能之后，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核，并提出優(yōu)化方案。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先在垂

2、直軸風(fēng)機(jī)的相關(guān)理論基礎(chǔ)上，分析風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并建立數(shù)學(xué)模型。然后通過 MATLAB仿真得到風(fēng)機(jī)風(fēng)能利用系數(shù)隨尖速比的變化規(guī)律以及葉片在旋轉(zhuǎn)過程中不同位置所受到的氣動(dòng)載荷。重點(diǎn)研究葉片弦長(zhǎng)、風(fēng)輪半徑、葉片數(shù)量對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)能利用系數(shù)的影響。通過選取適當(dāng)?shù)娘L(fēng)輪參數(shù)、調(diào)節(jié)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)速，提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)化風(fēng)能的效率。
　　建立了風(fēng)輪簡(jiǎn)化后的二維模型，并對(duì)流場(chǎng)域和風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分以及設(shè)置邊界條件。運(yùn)用 FLUENT軟件來模擬風(fēng)

3、輪在風(fēng)場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，重點(diǎn)分析旋轉(zhuǎn)域和流場(chǎng)域中的風(fēng)速和壓強(qiáng)分布。結(jié)果表明靠近旋轉(zhuǎn)域的前端和上下兩側(cè)的風(fēng)速出現(xiàn)明顯渦流現(xiàn)象，風(fēng)速變化較為紊亂；旋轉(zhuǎn)域后方風(fēng)速明顯降低，遠(yuǎn)端風(fēng)速變化不大；旋轉(zhuǎn)域前端壓強(qiáng)最大，但整體都在0.1MPa左右變化。分析結(jié)果對(duì)風(fēng)機(jī)在風(fēng)場(chǎng)中的位置規(guī)劃有一定參考意義。
　　最后在 SolidWorks中建立葉片、塔架、塔筒簡(jiǎn)化后的三維模型，隨后導(dǎo)入到 Workbench中進(jìn)行強(qiáng)度校核。在計(jì)算得到各部件的受力狀況之后，對(duì)有