几种新式立轴风力机设计方案

提出了行星式风轮聚能增速的设计方案，探讨了推挽式风轮的调速性能，并提出将汽车后桥传动技术移植到风力机上实现风轮连锁，盖速传动等，从而描述了几种新式立轴风力机设计方案。     

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。     

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。     

立轴风力机速度干扰系数求解方法探讨

将双得多流管模型中速度干扰系数的计算问题转化为极值问题，然后利用多级Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ法求解，不仅收敛速度快，且对初始值的选取影响小。     

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.     

旋流式立轴风力机运行原理及特性

立轴风力机是利用风轮轴座标两侧叶片凹凸面上产生的扭矩差来推动风轮转动的。现有的立轴风力机叶片少，弧度小，扭矩的差额小，能量利用率低。为了克服上述缺点，现研究设计了一种新型的旋流式立轴风力机。１旋流式立轴风力机结构旋流式立轴风力机结构如图１所示。图１旋流式立轴风力机结构１－风轮；２－中心轴；３－底座；４－下支承板；５－叶片；６－上支承板旋流式立轴风力机由风轮１、中心轴２、底座３组成。风轮由下支承板４、叶片５、上支承板６组成。叶片横向具有相应的弧度，平行于中心轴。叶片固定在上下支承板之间，中间可以加…     

聚风导流型立轴风力机设计及气动性能分析

针对传统的立轴风力机风能利用率低的问题,应用正交优化法和流场数值模拟技术对聚风导流型立轴风力机的结构设计参数进行了优化设计。在同尺度下与传统立轴风力机进行了对比分析。结果表明,聚风导流型立轴风力机叶轮的输出功率、风能利用率及自启动特性均得到了显著提高。     

立轴风力机空气动力学性能流管模型研究

为提高流管模型在立轴风力机空气动力学性能预报中的准确性,根据不同速比范围内立轴风力机空气动力学特性,研究分析了双盘面多流管模型的有效性和局限性,并引入动态失速模型和附加阻力系数对流管模型进行修正.算例结果表明:修正后的流管模型可以较准确地预报低速比区域内的动态失速效应和高速比区域内的第二效应,理论计算结果与实验值符合较好,能准确反映立轴风力机空气动力学性能变化规律,适用于立轴风力机气动性能设计分析.     

立轴风轮气动性能曲线的拟合方法

导出理想的立轴风轮气动性能数学表达式，并以此为依据提出实际的立轴风轮气动性能测试数据用尖速比的三次多项式来拟合。通过实例验证，表明该拟合公式是可靠的。     

立轴风力机速度干扰系数

将双重多流管模型中速度干扰系数的计算问题转化为极值问题，然后利用多级ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法求解，不仅收敛速度快，且对初始值的选取影响小。     

垂直轴风力机气动特性与涡脱落模态分析

垂直轴风力机运行过程中,叶片上下表面边界层与剪切层的相互作用使风力机下游尾迹形成周期性涡结构,这种尾迹涡结构对风力机空气动力学特性具有重要影响。基于此,该文采用计算流体力学方法对不同工况下垂直轴风力机尾迹涡结构展开研究,利用快速傅里叶变换与相空间轨迹分析不同尖速比下风力机叶片涡脱落现象和尾迹涡结构,并通过分形维数研究转矩与尾迹流场速度变化。结果表明：风力机尾迹涡结构随尖速比变化呈现不同特征,当尖速比为3.6时,风力机尾迹两侧呈规则性反向脱落涡模态;低尖速比垂直轴风力机尾迹具有明显的混沌特性,且随尖速比的增加混沌特性逐渐减弱;随着尖速比的增加,风力机转矩与下游速度分形维数不断降低,且当尖速比为3.6时,风力机下游速度分形维数仅为1.07。     

内含实体对H型垂直轴风力机气动性能的影响

以H型垂直轴风力机及其内含圆柱形实体为研究对象,对NACA0018翼型的五叶片H型垂直轴风力机的气动性能进行数值模拟和实验验证.分析8种不同直径的内含圆柱体,在内含实体截面积占风轮迎风面积之比分别为21.2％、50.0％和76.9％时,风力机风能利用率的峰值分别下降8.04％、20.7％及74.3％.结果表明:随着内含...     

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...     

垂直轴风力机变桨控制策略及气动性能影响研究

以H型Darrieus垂直轴风力机为研究对象,基于不同尖速比下攻角随相位角变化规律,提出一种俯仰角控制策略,即攻角较大时俯仰变化幅值较大,而攻角较小时幅值较小。通过数值计算了解此控制方式对气动性能的影响规律,分析变桨后不同旋转角度下风力机涡量场的变化,并讨论气动载荷变化的原因。结果表明：所提俯仰角控制策略可显著增强风力机功率系数,且尖速比较低时提升效果越显著,在TSR为1.25时功率系数提升高达146%。     

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...