不同小翼对H型垂直轴风力机叶片压力分布的影响

以翼型为NACA0012的单叶片H型垂直轴风力机为研究对象,采用数值模拟的研究方法,分析叶片两端未安装小翼和安装3种不同叶尖小翼对H型垂直轴风力机叶片表面压力分布和叶尖涡的影响。结果表明:安装小翼均可提高H型垂直轴风力机的最大转矩系数,其中安装Winglet可提高H型垂直轴风力机起动力矩;增加叶尖小翼均对消除叶尖涡有利;H型垂直轴风力机叶片两端安装Winglet小翼较其他两种小翼效果好。     

叶片交叠布置垂直轴风力机气动性能研究

对麦克马斯特大学H型垂直轴风力机进行改进,交错布置其叶片,设计了一种叶片交叠布置垂直轴风力机。基于CFD方法计算典型工况下叶片交叠布置垂直轴风力机的功率,结果表明,在相同几何尺寸和工况下叶片交叠布置垂直轴风力机的功率系数高于麦克马斯特大学H型垂直轴风力机,在尖速比为1.6时,最大功率系数达到0.338。最后分析了风场的涡强和风速分布特性,得出叶片交叠布置对于减少尾流影响具有显著作用的结论。     

垂直轴风力机技术讲座(六)垂直轴风力机应用及其发展前景

1 垂直轴风力发电机的应用 以发电为目的垂直轴风力机主要有以下几种形式:大型并网垂直轴风力机;大型离网垂直轴风力机;小型并网垂直轴风力机;小型离网垂直轴风力机:互补型垂直轴风力发电机.     

垂直轴风力机技术讲座(三) 升力型垂直轴风力机

1 升力型垂直轴风力机概述 近30年来,螺旋桨式水平轴风力机发展迅速,已成为大型商业风力发电的主流.与此同时,以达里厄风力机为代表的升力型垂直轴风力机也受到一些风电发达国家的关注.虽然垂直轴风力机没有像水平轴风力机那样快速发展,但也取得了一定的进展.     

垂直轴风力机模块化研究进展及其应用展望

本文介绍了风力机的基本特性,对水平轴风力机和垂直轴风力机的优缺点进行了比较,重点讨论了垂直轴风力机的模块化应用性能。分析可知,垂直轴风力机类型多样。达里厄Φ型、达里厄VGOT型、达里厄-扭曲的三叶片型、萨渥纽斯与达里厄组合型、达里厄交叉曲叶片型和磁悬浮垂直轴风力机结合型(不能很好地模块化);达里厄H型、正交转子叶型、三叶涡轮机、萨渥纽斯型、双旋转平板型、多旋转平板型、多旋转曲叶型、ZVWT变异筒型、双螺旋叶片风力机和模块风轮机结合型(有着良好的模块化性能)。风力机模块化应用在岛屿能源站和移动能源站是最具应用前景的技术方向。风力机模块化应用在大桥和防洪堤的风电墙、高层建筑一体化、屋顶风能分布式、风光互补、道路和铁路旁构强风电墙是最具应用前景的技术路线。     

垂直轴风力机技术讲座(四)升办型垂直轴风力机相关理论

1概述 以达里厄风力机和直线翼垂直轴风力机为代表的升力型垂直轴风力机,虽然形状相对简单,但其气动特性却非常复杂.     

阻力型垂直轴风力机叶型研究现状

阻力型垂直轴风力机因其结构简单、自启动性能好、噪音小、不易磨损等优点而受关注,将其与建筑结合用于节能也得到了越来越多的研究。阻力型垂直轴风力机的叶型是影响其性能的重要因素,合适的叶型不但能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。详细概述了国内外阻力型垂直轴风力机叶型的相关信息,根据几何参数的不同进行了分类、总结,旨在为阻力型垂直轴风力机叶型的优化设计提供一定的参考。     

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。     

导叶式升力型垂直轴风力机的数值研究

分析传统H型Darrieus风力机整体气动特性低的原因,从改善风力机极小攻角处极差气动特性出发,提出一种在极小攻角处添加导叶的导叶式升力型垂直轴风力机。采用非定常RNG湍流模型和滑移网格技术,对导叶式升力型垂直轴风力机的空气动力场进行二维数值模拟。比较分析0°方位角导叶对叶轮流场、叶片表面压差系数及叶片力矩的影响。研究结果表明,导叶改善了叶片表面负压差区,使叶片表面压差系数提高了56.2%,叶轮转矩增加了25.4%,有效地提高了风力机整体气动性能。     

垂直轴风力机叶尖速比分析研究

分析了垂直轴风力机叶尖速比选择的特点和影响因素;给出了垂直轴风力机叶片攻角与旋转位置的关系式;计算并分析了各种叶尖速比下的攻角分布情况;得出了垂直轴风力机最佳叶尖速比和相应的叶片设计要求。如果只考虑提高风能利用系数,垂直轴达里厄型风力机叶尖速比值应选择4。     

可变叶片安装角立轴风力机的转动力矩计算

为提高市轴风力机的效率,对可变叶片安装角的立轴风力机进行了分析,根据机翼升力与阻力的理论,在固定来流风速和旋转速度下计算了叶片在每个方位角上产生力矩最大的最佳安装角的变化规律,为了更好的运行,对最佳安装角的变化规律进行了一定修改.计算比较了固定安装角度的叶片与可变安装角度的叶片旋转一周产生的力矩,结果表明叶片在最佳安装角下运行时,每一转的正力矩都有明显增大,平均力矩町提高14倍.多个叶片在最佳安装角下运行时的力矩变化较平稳.可变叶片安装角立轴风力机是一种有发展前途的动力设备.     

叶片转角对小型Savonius风机气动性能的影响

Savonius风机是一种典型的垂直轴风力发电机,通过对其进行流固耦合分析,研究叶片转角对风机气动性能的影响。利用ANSYS的CFX流体模块,流体湍流模型选择基于RANS的标准k-ε湍流模型,对风轮进行流固耦合分析,从而获得叶片产生的力矩情况,并计算了风机的功率特性。利用求解结果,得到了力矩系数与叶片转角之间的关系。分析了风机叶片在旋转一周中所产生的最大扭矩以及负扭矩所处的位置和范围。通过分析转角对风机性能的影响,可为今后的Savonius风机叶片形状优化和效率提升提供参考。     

摇摆式垂直轴风力机气动特性数值模拟

针对垂直轴风力机无需对风,湍流风风向不断变化的情况,提出转轮轴向力随风向摇摆的垂直轴风力机,利用摇摆产生的切向风和来流风共同作用下的风能,提高气动性能.采用RNG k-ε湍流模型对三叶片摇摆式风力机进行模拟,研究风向变化的周期、幅角以及摇摆迟滞时间对固定式和摇摆式垂直轴风力机力矩系数的影响规律.结果表明:与固定式垂直轴...     

Effect of blade number on performance of drag type vertical axis wind turbine

The effect of blade number on performance of drag type vertical axis wind turbine (VAWT) is studied by Ansys numerical simulation, it involves 3-blade, 5-blade and 6-blade VAWTs. The optimized width of blade for each VAWT at maximum power efficiency is obtained, and simulation for the wind turbine with different number of blade is conducted for the VAWTs with turbine radius of 2 m at the inlet wind speed 8 m/s. By simulations, it gets the evolution curve of torque with respect to time, and the cyclical characteristics for these wind turbines. The results show that the maximum power efficiency and the stability of the wind turbine increase with the number of blade of the wind turbine, however the optimal d/D decreases with the number of blade of the wind turbine. The maximum power efficiencies are 20.44, 24.30 and 26.82% for 3-blade, 5-blade and 6-blade wind turbines, and the correspondingly optimal d/D are 0.66, 0.40 and 0.35, respectively. While the optimal rotational rate of turbine decreases with blade number.     

格尼襟翼垂直轴风力机风场研究

为研究垂直轴风力机风场中机组气动性能受格尼襟翼的影响,采用TSST湍流模型对直线翼垂直轴风力机进行数值模拟研究.结果表明:风场上游风力机组尖速比越大,机组间流体加速效果越显著,使风力机组气动性能高于单风力机;在中低尖速比时,格尼襟翼可有效提升单个风力机气动效率,在尖速比较高时,提升效果并不明显;在风力机组中安装格尼襟翼...     

兆瓦级H型垂直轴风力发电机气动设计方案的数值模拟研究

为解决兆瓦级H型垂直轴风力发电机气动设计过程中实验和数值模拟方面耗费巨大的问题,基于升力线模拟方法完成了兆瓦级H型垂直轴风力发电机的气动设计,并利用该方法研究不同垂直轴风力机翼型设计方案对整机气动性能的影响,研究结果表明:基元翼型选用NACA0015和NACA0018对称翼型能够获得更高的风能利用率;整机叶片造型方案中,前掠翼型性能优于直叶片,前掠翼型方案的最大风能利用率随掠角增大而小幅上升,完整旋转周期内的风能利用率则随掠角增加先增大后减小,且在掠角3°时可取到整体最大风能利用率;后掠翼型性能差于直叶片,风能利用系数随掠角增大而减小;前掠与后掠组合翼型方案性能稍好于直叶片,但不如前掠叶片;不同方案之间存在性能差异的原因可能在于不同翼型的叶片分离涡在竖直方向上的旋涡脱落顺序方面存在差异,其中上部较早脱落的前掠方案有助于风能利用系数提升,下部较早脱落的后掠方案则会对风能利用系数产生负面影响。     

新型变桨立轴风力机涡效应分析

该文旨在通过变桨来改善升力型立轴风力机叶片气动特性,提高风力机最大运行效率。针对设计尖速比下风能利用系数较低的问题,提出减小叶片小攻角范围,增大叶片大攻角工作范围,以重点改善叶片低性能区域的气动特性为出发点,提高风能利用系数新变桨思路。以采用NACA0012翼型、2 m高和2 m旋转直径的两叶片H型风力机为研究对象,从涡理论来分析和比较在最佳尖速比为5的条件下,附着涡、尾随涡、脱体涡和桨距角对攻角、切向力和功率输出的影响规律。研究结果表明:变桨后,叶片的攻角、切向力和输出功率在原最大值两侧均有明显提高,拓宽了叶片高性能的工作区域;涡系中脱体涡对叶片气动特性影响最大,其中在上盘面影响较小,在下盘面影响较大;变桨前后涡系对上盘面的差异较小,对下盘面的影响差异较明显;变桨后,下盘面的叶片的涡尾迹弯曲程度在加大。     

Study on power performance for straight-bladed vertical axis wind turbine by field and wind tunnel test

In this paper, the power performance of straight-bladed VAWT is experimentally investigated by wind tunnel experiment and field test. The test rotor is two-bladed with NACA0021 airfoil profile. A survey of varying unsteady wind parameters is conducted to examine the effects of blade pitch angle, Reynolds number and wind velocity on the power performance of VAWT. Moreover, the flow field characteristics are obtained through measuring the wind velocity by Laser Doppler Velocimeter (LDV) system in the wind tunnel experiment and three-cup type anemometers in field test. Power and torque performance are obtained through a torque meter installed in rotor shaft of the wind turbine. Experimental results estimated from the measured values from field test and wind tunnel experiment are compared. In this research, power performance and flow field characteristics are discussed and the relationship between operating conditions and wind velocity are verified. These results provided a theoretical guiding significance to the development of VAWT simplified.     

基于CFD的二维垂直轴风力机性能计算

采用计算流体力学方法(CFD)针对垂直轴风力发电机,开展简化的二维绕流特性研究。首先,基于开放型转子和增强型转子,研究网格节点数和壁面y+、计算时间步长和湍流模型等的变化对计算结果的影响,对计算模型和方法进行确认。随后,计算分析增强型垂直轴风力机与开放型垂直轴风力机的特性。结果表明,与开放性垂直轴风力发电机相比,增强型垂直轴风力发电机的功率系数和转矩系数有明显增加,且达到最大值的位置向叶尖速比增大的方向移动。然后对增强型垂直轴风力机发电机在不同来流风速下进行计算,发现增强型垂直轴风力发电机的转子转矩随来流风速增加,而转矩系数和功率系数与来流风速无关。最后,针对定子叶片在不同的方向开展计算研究。结果表明,定子叶片在不同方向时,增强型垂直轴风力机的转子转矩不同,且转矩到达峰值的位置也不同;在当前3个方向角中,叶片处于0°方向角时风力机具有最高的转矩系数,即具有最佳的功率系数。     

加装后缘小翼的垂直轴风力机输出特性研究

为了研究H型垂直轴风力机后缘加装小翼的输出特性变化规律,文章以NACA0012翼型叶片为例,采用风洞试验与数值模拟的方法,对加装后缘小翼的风力机进行了研究。模拟结果表明,加装后缘小翼的风力机的单叶片扭矩系数及功率性能要优于未加装小翼的风力机,整体功率较未加装小翼的风力机略有提升。风洞实验结果表明:加装后缘小翼可以提高风力机的最大输出功率,其中径长比对于加装小翼的垂直轴风力机功率提升的影响较大;当转速小于300 r/min时,安装径长比为0.6的后缘小翼的风力机输出功率最高;当转速超过300 r/min时,径长比为0.4的后缘小翼的风力机输出功率最高。