一种新型聚能-遮蔽型立轴风力机

提出了一种适合任意风向的新型聚能-遮蔽型立轴风力机,并应用计算流体力学方法,对这种风力机的气动性能进行了数值模拟.研究表明:这种新型立轴风力机比传统的立轴风力机的风能利用率有显著提高.此外,该文还采用了正交优化设计方法,对这种立轴风力机的结构参数进行了优化设计,得到了一组最优的设计参数,该最优设计参数下风力机的风能利用率达37%.     

风透镜优化构型对垂直轴风力机气动性能研究

风透镜是一种应用于垂直轴风力机的新型外部辅助装置,为探究风透镜结构对垂直轴风力机气动性能的影响,通过数值模拟的方法,结合贝塞尔曲线对其构型进行优化设计。结果表明：风透镜具有较好的聚风性能,有助于垂直轴风力机气动性能的提升,风透镜结构参数中扩散器半开角对风力机气动性能影响较大,法兰次之。风透镜优化构型后可进一步提升垂直轴风力机的风能利用系数和力矩系数,风能利用系数最高可达参考垂直轴风力机的8.60倍,并使垂直轴风力机在更大叶尖速比工况下仍保持较高运行效率,进一步提升其有效运行工况范围。     

RESEARSCH OF VARIBLE-PITCH CONTROL RULE FORVERTICAL-AXIS WIND TURBINE

针对立轴风力机起动性能差和发电效率低的问题,提出一种自动变桨距立轴风力机方案.根据叶素理论,建立了变桨距叶轮的功率模型,并获得若干种不同尖速比下的最优桨距角控制规律.基于多流管模型,计算得到了不同变桨距规律时的叶轮风能利用系数和转矩,结果表明:该自动变桨距规律可显著提高立轴风力机的启动性能和风能利用系数,为后续变桨距立轴风力机的开发奠定了研究基础.     

某小型风机提高风能利用率的研究

为了提高Savonius小型垂直式风力机的风能利用率,采用CFD方法研究了在来风方向增加导流板对该垂直式风力机风能利用率的影响。研究中建立了数值计算模型并使用Fluent软件进行仿真分析,比较了有无导流板、不同导流板长度、不同安装角度和不同安装位置情况下叶片周围的流场分布以及叶片对转轴产生的静态力矩。仿真结果表明,增加导流板能够显著提高该型风机叶片对转轴的静态力矩;同时,导流板长度和安装角度对此是重要的影响因素;而在一定范围内,不同导流板位置对静态力矩所带来的影响可以忽略。合理安装导流板可以使得该型风机的叶片静态力矩提高20%~40%,进而提高Savonius型风机的风能利用率。     

阻力型垂直轴风力机聚风装置研究现状

阻力型垂直轴风力机具有结构简单、噪声小、不受来流风向影响等优点,但其功率系数较低。聚风装置不仅能有效提高阻力型垂直轴风力机的功率系数,还能改善其气动特性,故国内外学者对风力机外围的聚风装置做了大量的研究。文章详细描述了国内外阻力型垂直轴风力机聚风装置的研究现状,对其进行了分类整理和总结,旨在对阻力型垂直轴风力机的研究提供有价值的参考。     

翼型型线改变的三叶片H型垂直轴风力机气动特性研究

为改善H型垂直轴风力机(VAWT)的气动特性,文章研究了6种翼型型线改变后的翼型对H型VAWT气动特性的影响,并进行了数值模拟计算和风洞试验。风洞试验验证了模拟计算的结果,证明了型线改变后的风力机对提高气动性有积极的作用。试验结果表明:1波浪型风机和Dimple型风机均可在一定叶尖速比(λ)范围内提高风力机的风能利用率,其中1波浪型风力机在低λ下最高可提高风能利用率13.76%,其单叶片切向力在下游区明显增大;Dimple型风力机在高λ下最高可提高风能利用率14.6%,其单叶片切向力在上游区明显增大。两种改型后的翼型均可改善流动分离,并提高VAWT的气动性能。     

立轴调翼型风力机

分析了水平轴和竖直轴风力机的优缺点。为提高立轴升力型风力型风力机的转换效率，提出了一种新型结构的调翼型立轴风力机。     

叶片最大厚度前部修型的垂直轴风力机气动性能

风力机叶片是使风能转化为机械能的原动机构,是风力机的重要部件,风力机风能利用系数的高低主要取决于其叶片的气动外形。保持直叶片垂直轴风力机使用的NACA0022翼型的对称性不变,改变其叶片最大厚度前部的形状,以期得到高风能利用系数的垂直轴风力机翼型。利用Fluent软件,采用k-ωSST湍流模型和SIMPLE算法,运用滑移网格技术,对由不同叶片构成的风力机进行数值计算。计算结果表明,当叶片最大厚度前部是长短轴比为3∶2的椭圆形状时,风力机的风能利用系数更高,而且处于高风能利用系数的尖速比范围更宽;在尖速比为1.72时,风能利用系数最高,为24.8%,此时的风能利用系数较基本翼型提高了28%。叶片修型提高风力机性能的物理机制是最大厚度点前移后的叶片在大攻角下的扰流流动分离强度减弱了。     

建筑体对下游垂直轴风力机气动性能影响研究

为有效利用城市风能,提高风力机运行效率,需对建筑体下游风力机位置分布开展研究。采用计算流体力学方法分析不同建筑体结构下游各位置处风速及风力机气动性能。结果表明：建筑体对自由来流的阻塞、加速与偏转作用可有效提高下游部分位置处风速,提升风力机气动性能;圆形建筑体对下游流场影响较小,各位置处平均风速接近自由来流;相比之下,三角形与四边形建筑体下游风速波动较为剧烈,平均风速较高,风力机转矩较圆形建筑体下游风力机的有较大提升;对于相同外廓建筑体,立式矩形较大的受风面积可扩大其背风低压区范围,有效提高下游流场风速,较卧式矩形建筑体具有更好的聚风效果。     

导流式翼缝对直线翼垂直轴风力机气动性能的影响

为减小流体从吸力面流至压力面的速度损失,基于小间距翼缝有助于减小气动损失的设计原理,针对NACA0021翼型,提出双侧导流式、内导流式和外导流式3种新型翼缝形式。通过数值模拟方法,分析不同翼缝对垂直轴风力机气动性能和流场结构的影响,并将其性能参数与原始翼型和非圆弧翼缝翼型进行对比。结果表明:内导流式翼缝风力机气动性能优于原始风力机,最佳尖速比减小8.06%,改善了叶片周围和整机流场结构,增强了风力机运行稳定性;在低尖速比下,双侧导流式翼缝风力机气动性能较高,而高尖速比时气动性能低于原始风力机;下游区叶片迎风速度较低,外导流式翼缝对流动分离现象改善效果不明显,导致气动性能较差;非圆弧翼缝的间距过大使最大风能利用系数降低了15.5%,不适用于直线翼垂直轴风力机。     

安装角变化下垂直轴风力机气动性能的研究

建立了3D垂直轴风力机模型,应用FLUENT软件求解三维非定常不可压缩N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,采用SIMPLE算法并结合滑动网格技术,数值模拟了安装角变化下垂直轴风力机的三维非定常流场,分析了不同时刻的速度、涡量分布、风力机总转矩的变化规律及风能利用系数。结果表明,计算区域流场复杂,垂直轴风力机的转矩呈周期性变化,风能利用系数随安装角变化而变化。     

变桨距提高升力型垂直轴风力机性能研究综述

风能是世界存量大、绿色无污染的可再生能源之一。由于风力机旋转工况复杂，翼型的相对攻角变化剧烈，导致翼型容易失速，风机的风能利用率低。变桨距主动控制技术是目前最常用的提高升力型垂直轴风力机性能的方法。针对近年来变桨距技术的最新研究进展情况进行了综述。通过全面的文献检索和阅读，总结和阐述了不同变桨距控制策略的设计与实现方法，并分析了不同变桨距技术的优缺点。     

全向导叶作用下叶片实度对垂直轴风力机气动特性的影响

为研究全向导叶作用下不同实度对垂直轴风力机气动性能的影响,通过改变叶片数及弦长调整实度并分析其对全向导叶垂直轴风力机气动性能的作用。结果表明：全向导叶使垂直轴风力机周围流体提速效果显著,最大风能利用率和力矩系数较原始垂直轴风力机分别提高41.6%和25%;随实度增大时,全向导叶垂直轴风力机最佳尖速比降低;改变弦长时,风能利用率峰值随弦长增大呈现先增后减的趋势,且在小尖速比工况下,高实度全向导叶垂直轴风力机力矩系数较高,最大可达0.192;改变叶片数时,风能利用率峰值随叶片数增多而降低,且大尖速比下的低实度全向导叶垂直轴风力机力矩系数较大,但不同实度的全向导叶垂直轴风力机最大力矩系数相差较小。     

驱动热泵的垂直轴风力机风轮气动特性数值分析

根据风能热泵系统的工作环境及匹配特性,针对给定供热面积的系统各参数选取方法以及垂直轴风力机风轮设计进行了探讨,在此基础上初步完成了额定功率为300 W的风轮设计,并利用二维数值模拟方法对不同叶尖速比下的性能曲线进行计算,分析得到了额定风速9.00 m/s时,驱动压缩机的最佳风轮转速为350~375r/min。结果表明,300 W垂直轴风力机的输出特性可满足风能热泵机组的工作要求,该数值分析结果可为风能供热技术的应用示范提供理论支撑。     

垂直轴风力机概述及发展优势剖析

本文简要介绍了垂直轴风力机的各种类型及其原理特点,然后对垂直轴风力机与水平轴风力机在结构设计、空气动力学性能、环境的影响等多方面进行了比较,体现了垂直轴风力机的独有优势,并得出垂直轴风力机发展前景广阔的结论。     

An Assessment of Wind Turbine Characteristics and Wind Energy Characteristics for Electricity Production

This work is an analysis of wind turbine characteristics and wind energy characteristics of four regions around Elazig, Turkey, namely Maden, Agin Elazig and Keban. Wind speed data and wind direction in measured hourly time-series format is statistically analyzed based on 6 years between 1998 and 2003. The probability density distributions are derived from time-series data and distributional parameters are identified. Two probability density functions are fitted to the measured probability distributions. The wind energy characteristic of all the regions is studied based on the Weibull and the Rayleigh distributions. Using the Weibull probability density function, we estimated the wind energy output and the capacity factor for six different wind turbines between 300 and 2300 kW during the six years. It was found that Maden is the best region, among the regions analyzed, for wind energy characteristic and wind turbine characteristic.     

定常吸气对垂直轴风力机性能影响研究

定常吸气装置可有效提高垂直轴风力机气动性能,改善风轮流场结构及翼型动态失速特性。基于CFD方法对垂直轴风力机进行数值模拟,研究不同叶尖速比（TSR）下定常吸气对风力机气动及流场特性的影响,对比分析原始风力机及定常吸气作用下的风能利用率、整机转矩系数及涡量分布。结果表明：不同尖速比下定常吸气均可显著提高风力机气动性能,减小风轮载荷波动,降低最佳叶尖速比,提高风力机运行稳定性;叶尖速比为2.51时,风能利用系数增加34.69%;定常吸气削弱了风轮叶片间尾涡脱落的影响,抑制叶片前缘涡的形成,减缓了叶片的动态失速现象,对风轮流场有良好的改善效果。     

垂直轴风力机改进翼型气动及功率特性研究

为提高垂直轴风力机的风能利用率,基于CFD数值模拟技术,分析了常用典型垂直轴风力机翼型的气动及功率特性,并以NACA0012翼型为基础对其进行改进。对比改进前后翼型表明,增大翼型厚度可降低升阻比,增大翼型弯度可增强其失速特性;厚尾缘翼型、升阻互补型翼型可分别降低翼型失速性能、增加启动力矩,其中厚尾缘翼型的H型垂直轴风力机的功率系数较大,可提高风能利用率,为翼型优化设计提供了新思路。     

太阳能烟囱与垂直轴风机耦合发电可行性分析

通过分析太阳能烟囱热气流发电和垂直轴风力机发电的技术及特点,提出了太阳能热气流烟囱与垂直轴风力机耦合发电的方法。对风力机—太阳能热气流烟囱互补发电系统的可行性进行了分析。互补发电的功率输出持续、稳定,具有大规模并网的良好条件,是实现太阳能与风能综合利用的有效途径。