垂直轴阻力型风力机功率计算与Fluent数值模拟

以一小型风力机作实捌,运用2种方法分别计算垂直轴阻力型风力机的风能利用率。一种方法是通过对风力机叶片受力分析,利用风力和功率计算公式,借助Matlab工具计算;另一种方法是利用Fluent软件分析风力机在给定风速下的气动性能,仿真叶片气动流场流态,并计算叶轮的扭转力矩和风能利用系数等参数。比较2种方法的优缺点,有助于垂直轴风力机的设计研发。     

分布式能源用垂直轴风力机的结构优化设计

基于计算流体动力学(CFD)平台,以k-ε模型求解N-S方程的方式,分析了垂直轴风力机(VAWT)的三维结构,对分布式能源用小型垂直轴风力机的特性进行了建模与仿真计算,并通过结构对比分析,对结构进行了优化设计。在将现有叶片中的直平板改为流线型设计结构后,大大提高了该垂直轴风力机的风能利用系数。而在叶片中间加入小挡板后对提高垂直轴风力机的风能利用不明显。此外,对比验证了三种叶片结构风轮的性能,确定了该类垂直轴风力机最佳叶片数。为该类垂直轴风力机的设计与优化提供了借鉴和参考。     

压气喷气式自启动垂直轴风力机设计与气动性能研究

本文主要致力于改进升力型垂直轴风力机的自启动问题,同时保持较高的风能利用率.常见的升力型垂直轴风力机启动方法主要是用阻力型叶片带动升力型叶片转动,但是升力型的叶轮启动后高速转动时,阻力型叶轮对升力型叶轮的旋转会产生干扰,降低整体风力机对风能的利用效率.本文研究了一种压气喷气式升阻组合型垂直轴风力机启动装置,同时对风力机...     

升阻复合型垂直轴风力机叶片与涡的相互干扰研究

升阻复合型垂直轴风力机(VAWT)兼具升力型垂直轴风力机风能利用率(Cp)高以及阻力型垂直轴风力机启动性能好的优点。通过研究不同叶尖速比、不同弦长条件下的流场结构,分析叶片与涡的相互作用,揭示了该类风力机的做功机理,解释了不同条件下风力机风能利用率不同的原因。分析结果表明,风力机的涡量对其风能利用率具有直接影响,减小脱落涡可以提升风力机的风能利用率;通过涡量云图分析出的风能利用率与计算得出的风能利用率是相吻合的。     

垂直轴阻力型风力机平均功率计算及分析

垂直轴阻力型风力机可用于风力发电及风速测量,在实际应用中较精确计算风力机功率对进行风能利用评价和风力机站构设计都是至关重要的.本研究通过风力机叶片受力情况分析,给出了风力计算公式和平均功率计算公式,运用Matlab工具具体计算了一小型风力机实例,初步分析了功率与风速、叶片阻力系数等关系,得出了相应的阻力型风力机叶尖速比.分析表明垂直轴阻力型风力机的风能利用率不高,但结构简单、适应性较强.     

垂直轴风力发电机结构研究进展

与水平轴风力发电机相比,垂直轴风力发电机具有结构对称、风能利用率高、噪音低等优点,有着较为广阔的市场前景。首先对垂直轴与水平轴风力机作了比较,分析了垂直轴风力发电机的特点,简要地概述了垂直轴风力机的先后发展,分别介绍了常见的萨渥纽斯阻力型、达里厄型及其变形结构等垂直轴风力机的结构,阐述了国内外学者对垂直轴风力机结构的研究现状,最后简要地分析了设计垂直轴风力机所面临的主要问题。     

具有组合式叶片的导流型垂直轴风力机气动性能的数值研究

在分析传统垂直轴风力机低效率原因的基础上阐述导流型垂直轴风力机的结构优势,并提出一种带组合式叶片的导流型垂直轴风力机,同时数值研究该垂直轴风力机的气动特性.这种垂直轴风力机由导风轮与风轮构成,其中导流叶片分别由进口径向段、出口导流段,以及与两者相切的中间圆弧段等三段组合而成,风叶是由进口圆弧段及与之相切的出口直线段组合而成.导流叶片不仅可以有效地降低因来流对风叶吸力面的直接冲击而造成的阻力转矩,而且还有助于增强来流对风叶压力面的有效冲击.这两方面均有助于使该种风力机风轮的旋转转矩得到显著增加.研究结果表明:这种带有组合式叶片导流型垂直轴风力机,具有工作范围宽、最佳尖速比大、风能利用率高等特点,其气动性能在数值上已明显超过常规垂直轴风力机的一般水平.在此基础上,将机翼型叶片引入导流型垂直轴风力机中,并数值论证了即使在这种变攻角、剧烈分离的垂直轴风力机的内部流场中,机翼型叶片对整个风力机性能的提高也能起到一定的作用.这种带有组合式叶片的导流型垂直轴风力机不仅具有较好的气动性能,而且具有简单的二维外形结构便于加工,具有推广使用的潜力.     

一种新型垂直轴风力机的气动性能分析

传统阻力型垂直轴风力机具有结构简单、低风速启动、成本低等优点,但其风能转换效率较低。为改善传统阻力型风力机的风能转换效率,基于仿生原理提出了一种新型叶片结构的风力机,其结构设计借鉴了鱼脊线结构和Savonius型风力机的叶片结构的特点。通过二维数值模拟方法研究两种风力机的气动特性,并对两种风力机进行对比分析。结果表明,在风速8m/s条件下,新型风力机的扭矩和效率系数优于传统Savonius型风力机,且在较低叶尖速比时达到最高效率,该风轮的三叶片结构布局可引导气流进行二次驱动,从而实现风能转换效率的提升。     

垂直轴阻力型风力机功率计算方法研究

垂直轴阻力型风力机是一种全风向工作、结构简单可靠的风力发电能量转换机械,在实际应用中较精确计算风力机功率对风能利用评价和风力机结构设计都是至关重要的.通过不同的方法分别对两种垂直轴阻力型风力机的平均功率计算进行了研究,给出了风力机功率计算具体的研究方法和平均功率计算公式,比较分析了不同功率计算方法的适用情况,得出了功率...     

垂直轴风力机结构及性能改进的研究进展

垂直轴风力机因工作噪声小、启动风速低和抗风性能好等特点日益受到重视。本文对比分析了垂直轴风力机相对于水平轴风力机的技术优势,阐述了国内外对垂直轴风力机结构及性能的改进方法,包括两方面:一是对风力机叶片及叶型进行改进;二是在风轮外围增加辅助装置,通过改善垂直轴风力机的气动特性和启动性能,提高风力机的风能利用率。此外,对垂直轴风力机未来的发展前景进行了展望。     

垂直轴风力机研究进展

垂直轴风力机是目前风力发电事业风力机的重要研究方向.垂直轴风力机在某些关键技术方面可能能够很好的解决水平轴风力机目前所要面临的问题,如整个系统的结构稳定可靠性、风能利用率较高和环保效果好等方面,因此吸引了大量研究者的关注.主要是从与目前技术成熟且使用最广的水平轴风力机进行对比的角度,分析介绍了垂直轴风力发电机的优缺点.从目前对垂直轴风力机的主要研究方面来论述发展垂直轴风力机需要解决的问题,认为对垂直轴风力机的空气动力学性能研究将是目前垂直风力机研究的主要方向.展望了发展垂直轴风力机在未来风力发电事业中的广阔前景.     

垂直轴风力机二维流场特性及变桨规律研究

为了研究H型垂直轴风力机的变桨规律，提高其获能效率，对垂直轴风力机叶片翼型进行空气动力学性能分析，选出升阻比较高的翼型。对优选出的翼型进行二维建模，采用CFD (Computational Fluid Dynamics)方法进行二维流场仿真模拟，得到不同尖速比叶片周围流场的变化规律，据此设计出H型垂直轴风力机叶片并进行三维建模。分析叶片旋转一周所受力矩的变化，即某一方位角不同桨距角下力矩的变化趋势，得出垂直轴风力机旋转一周的变桨规律。该研究对H型垂直轴风力机的开发和工程应用具有一定的参考价值。     

不同翼型对垂直轴风力机性能的影响

采用移动网格技术对小型垂直轴风轮湍流瞬态流场进行了数值计算,得到了不同厚度的四种NACA00XX系列对称翼型风轮的力矩系数、风轮功率和风能利用系数及其变化规律,详细分析了翼型厚度对小型H型垂直轴风力机风轮气动性能的影响,研究表明翼型厚度对风力机的各气动参数有较大的影响,在同一系列翼型中存在一最佳翼型厚度。     

喷管式翼缝对垂直轴风力机气动性能影响研究

具有良好动态性能是垂直轴风力机叶片高效捕获风能的关键,合理的流动控制方法可有效改善叶片气动性能,提高风能利用率。基于二维H型垂直轴模型研究不同椭圆形渐缩式翼缝及其开口宽度对垂直轴风力机动态失速的影响。结果表明,翼缝的主要作用机理是通过控制流动分离以延缓动态失速,较之原始翼型,椭圆形翼缝翼型在尖速比为0.5时转矩系数提高53.8%,显著增强了垂直轴风力机的起动转矩,但在尖速比大于1.5时因流动分离并不明显,从而作用效果并不明显;与传统渐缩式直翼缝相比,椭圆形翼缝因出口处流体与翼型表面相切而未显著影响外流场,从而使其在尖速比较大时功率系数相对更高。此外,椭圆形翼缝因减弱吸力面逆压梯度使叶片失速相位角推迟,从而有效抑制了流动分离,提高了风力机运行稳定性。     

一种垂直轴阻力型风力机的风轮设计

对一种给定运行参数的垂直轴阻力型风力发电机的风轮进行设计计算,并对其进行了机械功率计算、CP值计算和ANSYS有限元模态分析计算尖速比λ值的分析,有助于垂直轴阻力型风力机风轮的进一步改造和优化。     

垂直轴风力发电机的发展历史及现状

随着传统化石资源的枯竭,绿色、环保、可再生的风能引起了人们的关注.风力机是把风能转化为电能的有效装置,与水平轴风力发电机相比,垂直轴风力发电机组有着诸多的优越性.国内关于垂直轴风力机的大部分研究集中在空气动力学特性方面,取得了一定的进展.文中主要阐述垂直风力发电机的发展历史及研究现状,对人们了解垂直轴风力发电机有所帮助.     

凸粗糙元对H型垂直轴风力机启动性能影响的试验研究

为了改善H型垂直轴风力机的启动性能，本文提出了一种表面装有半球形凸粗糙元叶片的H型垂直轴风力机，并对单面装有凸粗糙元叶片的H型风力机进行风洞试验，分别测试了H型风力机在多个风速下的静扭矩特性以及动态启动特性，得出了凸粗糙元对H型风力机启动性能的影响规律。试验结果表明：采用凸粗糙元外置叶片的H型风力机静扭矩增大，启动时间减小，最大稳定转速增大。     

基于风速预测的液压型风力发电机组并网转速控制研究

以垂直轴液压型风力发电机组为研究对象,主要针对机组的垂直轴风力机特性和高精度并网转速控制展开研究。首先建立风速、垂直轴风力机和液压主传动系统的数学模型,分析垂直轴风力机的空气动力学特性,得到垂直轴风力机输出转速周期性波动规律。根据风速预测曲线,结合垂直轴风力机空气动力学模型,得到风力机转速特性曲线。然后根据机组的实际并网需求,提出基于短期风速预测的变量马达排量和比例节流阀协调控制的高精度并网控制策略,使变量马达转速稳定在1 500r/min±6r/min满足并网需求。最终利用Matlab/Simulink软件对所提出的转速控制策略进行仿真验证,并考虑真实风速波动情况,在30kVA液压型风力发电机组半物理模拟试验台上对转速控制策略进行试验验证。所得到的研究成果为垂直轴液压型风力发电机组的广泛应用提供理论指导。     

热泵式风能制热试验分析

热泵风能制热系统由风力机和热泵制热两大子系统组成,为使风力机和热泵系统都能最大效率运行并匹配好,设计制作了一种热泵风能制热实验平台,模拟实际系统在各种条件的工作情况,以获得风速与制热效率关系等各种影响因素的数据,在此基础上优化风力机和热泵系统的参数和结构。通过对试验数据的计算分析,证明实验平台有效,对其分析计算准确,热泵风能制热技术可行、可靠、经济。     

双叶片立轴风力机及其性能分析

提出了一种新型的双叶片风力机,建立了该风力机的计算模型,基于对叶片的运动学和空气动力的分析,导出了其性能参数的计算方法。结合设计实例,对该风力机的性能进行了仿真分析,结果表明:双叶片风力机在一定的风速和负载下能稳定地运行,最大风能利用率随输出转速呈抛物线规律变化,存在使风能利用率最大的最佳输出转速。