H型垂直軸風機氣動性能及主要部件強度分析.pdf

1、在全球面臨著能源危機與環(huán)境污染的嚴峻考驗下，風能作為一種可再生的清潔能源正受到人們越來越多的重視。在我國，水平軸風力發(fā)電技術(shù)相對成熟，在東北、華北、西北等風資源豐富地區(qū)發(fā)揮著重要的作用。而在電量需求大的華中、華南等低風速地區(qū)，垂直軸風機以其結(jié)構(gòu)簡單、無需對風、啟動風速小等優(yōu)點，有著獨特的發(fā)展優(yōu)勢。本文針對一款50kW H型垂直軸風機，在分析其氣動性能之后，對關(guān)鍵部件進行結(jié)構(gòu)強度校核，并提出優(yōu)化方案。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先在垂

2、直軸風機的相關(guān)理論基礎(chǔ)上，分析風輪在旋轉(zhuǎn)過程中的運動規(guī)律并建立數(shù)學模型。然后通過 MATLAB仿真得到風機風能利用系數(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載荷。重點研究葉片弦長、風輪半徑、葉片數(shù)量對風機風能利用系數(shù)的影響。通過選取適當?shù)娘L輪參數(shù)、調(diào)節(jié)風輪旋轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)速，提高風機轉(zhuǎn)化風能的效率。
　　建立了風輪簡化后的二維模型，并對流場域和風輪旋轉(zhuǎn)域進行網(wǎng)格劃分以及設(shè)置邊界條件。運用 FLUENT軟件來模擬風

3、輪在風場中的運動，重點分析旋轉(zhuǎn)域和流場域中的風速和壓強分布。結(jié)果表明靠近旋轉(zhuǎn)域的前端和上下兩側(cè)的風速出現(xiàn)明顯渦流現(xiàn)象，風速變化較為紊亂；旋轉(zhuǎn)域后方風速明顯降低，遠端風速變化不大；旋轉(zhuǎn)域前端壓強最大，但整體都在0.1MPa左右變化。分析結(jié)果對風機在風場中的位置規(guī)劃有一定參考意義。
　　最后在 SolidWorks中建立葉片、塔架、塔筒簡化后的三維模型，隨后導入到 Workbench中進行強度校核。在計算得到各部件的受力狀況之后，對有