垂直軸風(fēng)力機葉片在不同安裝角下的性能研究.pdf

1、目前，經(jīng)濟迅速發(fā)展，而同時它也帶來了另一個嚴峻的問題，那便是生態(tài)環(huán)境的惡化。在符合相關(guān)政策的前提下，大力發(fā)展可再生能源已成為國際社會共同關(guān)注的熱點。但是，單獨的開發(fā)風(fēng)能、太陽能會存在一些如成本高，運行不穩(wěn)定等的因素，因此，如何將二者進行合理的結(jié)合，從而達到資源的最優(yōu)利用，也是當(dāng)今的研究重點。風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)可以有效的克服二者存在的一些缺點，具有重要的實際意義。
　　風(fēng)光互補系統(tǒng)中所使用的風(fēng)力機的性能是影響該系統(tǒng)整體效率的重要部件。

2、風(fēng)力機發(fā)電機按照不同的分類標準可以分為很多類別，按照其旋轉(zhuǎn)軸與地面的位置關(guān)系將風(fēng)力機分為兩類，一類是水平軸風(fēng)力機，另一類是垂直軸風(fēng)力機。與水平軸風(fēng)力機不同，垂直軸風(fēng)力機可以利用任何方向的來流風(fēng)，不需要調(diào)向裝置，在結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工制造上相對簡單。因此，在風(fēng)光互補系統(tǒng)中使用垂直軸風(fēng)力機具有重要的價值。
　　本文以典型的H型升力型垂直軸風(fēng)力機為研究對象，并以呼和浩特為其工作地點，首先設(shè)計了所研究風(fēng)力機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對其葉片及實驗所用到

3、的部件進行加工。接下來運用計算流體動力學(xué)的方法分別對不同安裝角下風(fēng)力機的運行情況進行了三維數(shù)值模擬，得到不同工況下風(fēng)力機的風(fēng)能利用率與尖速比、風(fēng)力機的扭矩與轉(zhuǎn)速以及風(fēng)力機的功率與轉(zhuǎn)速的變化曲線。結(jié)果表明對于所設(shè)計的風(fēng)力機，當(dāng)安裝角為2°時它的氣動性能是最優(yōu)的。接著分析了當(dāng)風(fēng)力機處于最佳安裝角時風(fēng)力機旋轉(zhuǎn)一周的流場圖。對比分析了不同安裝角時風(fēng)力機表面的壓力分布情況，結(jié)果表明葉片的內(nèi)外壓差是影響風(fēng)力機運轉(zhuǎn)的重要因素，當(dāng)安裝角為2度時更利于風(fēng)

4、輪旋轉(zhuǎn)。最后根據(jù)流體相似準則，對所設(shè)計的H型風(fēng)力機進行了適當(dāng)?shù)目s小，通過選擇合適的葉片材料及連接方式，在內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)的能源基地進行了風(fēng)洞實驗。由于實驗中存在多種因素的影響，所得實驗結(jié)果的數(shù)值小于理論計算值，但總體變化趨勢是一致的。
　　總結(jié)全文可以得出，對于同一H型垂直軸風(fēng)力機而言，葉片安裝角對風(fēng)力機的氣動性能影響較大。在實際的風(fēng)力機運行之前，必須對所應(yīng)用的風(fēng)力機進行安裝角下的模擬計算或者是進行相應(yīng)的實驗驗證，進而使風(fēng)光互補中的