采用动网格与滑移网格技术的垂直轴风力机启动性能计算

针对垂直轴风力机的启动问题,采用动网格和滑移网格技术进行数值模拟和比较分析,并与公开发表文献的风洞实验数据进行了对比验证。文章通过对风力机启动的非定常过程进行研究,获得了风力机启动性能,并分析了计算所得的速度场。通过分析和综合对比显示,被动型动网格更适于风力机的启动性能模拟,得到的速度场与文献研究结果更接近。该模拟方法更符合流场的实际状态,为垂直轴风力机启动性能数值模拟提供了新思路。     

直叶片垂直轴风机气动设计参数分析

采用滑移网格技术对直叶片垂直轴风机风轮进行二维非定常数值模拟,获得在不同风轮设计参数下风轮的转矩.通过以风轮功率最大为性能指标,选取对风轮功率有直接影响的叶片安装半径、叶片弦长、叶片数和叶片高度四个主要因素作为自变量,采用正交试验优化设计方法对风轮参数进行优化,对正交试验结果进行极差分析.结果表明直叶片垂直轴风机风轮空气动力性能最优的一组风轮参数为R=1.05m,N=5,C=0.14m,H=1.4m.所得到的最优解与一般优化设计所得的结果类似,能够达到对直叶片垂直轴风机风轮进行优化的目的.     

垂直轴风力机气动性能分析与数值模拟研究

先采用叶素理论对垂直轴风力机叶片受力进行静态的分析,然后采用多流管理论计算出叶尖速比与功率的关系曲线,最后采用滑移网格技术对风力机进行了数值模拟,得到的功率与用多流管理论计算的结果吻合较好.     

可再生能源新发明

精细的太阳能"花瓣"路灯为了满足城市街道照明的需要,荷兰皇家菲利普电子公司(Phillips)在太阳能发光二极管(LED)路灯的精细设计制作上有新的突破。受到花朵如何在阳光下开放以收集太阳能量的启发,该公司研究人员推出的"可持续城市之     

椭圆叶片Savonius风力机叶轮气动性能数值计算

为提高 Savonius 风力机叶轮的风能转化效率,提出椭圆叶片 Savonius 风力机叶轮方案,并通过非定常流体动力学数值计算分析了不同尖速比下叶片扁度对叶轮的气动特性的影响。计算基于雷诺时均的 N-S 方程,湍流模型采用RNG k-ε模型,利用滑移网格技术模拟叶轮的转动,通过网格无关性和湍流模型验证分析验证所采用数值方法的有效性。研究结果表明：随着扁度减小,叶片最大力矩系数增加,而最小力矩系数减小;扁度为0.72的叶轮的最大平均功率系数最大(0.2650),相比常规Savonius叶轮增加5.84%。     

垂直轴风力机叶片翼型的气动性能分析

风力机叶片翼型的气动性能决定了风力发电机组的功率及载荷特性,不同形状类型的叶片翼型具有一定的气动性能规律。为了提高风力机性能,以垂直轴风力机 NACA4409叶片翼型为例,采用XFLR 5程序对其气动性能进行数值模拟分析,结果表明选择适当的叶片翼型相对弯度对提升叶片翼型的气动性能效果显著。对高升力叶片翼型作为垂直轴风力机叶片翼型的可行性的探讨,结果表明,叶片翼型在正迎角范围内,气动性能优异,而在负迎角下的气动性能不理想。     

垂直轴风力机变径控制系统研究

针对垂直轴风力机不能通过偏航系统进行风力机转速控制,仅靠发电机转矩控制又难以从根本上保证风力机安全稳定运行的状况,从机械结构和自动控制入手,设计了一种有助于风力机转速控制的风轮半径可调节装置,基于嵌入式系统、实时操作系统和选择型复合模糊控制策略开发了相应的控制系统,实现了不同风速下的垂直轴风力机变径控制。在介绍变径机构组成的基础上,重点分析了控制系统的硬件和软件设计方法。实际运行结果表明,该控制系统能够在有效改变风力机风能利用效率的同时,保证风力机安全运转并满足转速控制要求。     

一种新型垂直轴潮流能水轮机性能的初步研究

针对普通潮流能垂直轴3叶片水轮机难以自行启动的缺点,文章提出了一种新型6叶片水轮机。通过数值模拟和模型试验两种方法,分别研究了新型6叶片水轮机与普通3叶片水轮机的自启动性能和能量捕获性能,并将两者进行了比较分析。研究结果表明,新型6叶片水轮机的总体性能优于普通3叶片水轮机,是一种很有发展潜力的结构形式。     

建筑增强型垂直轴风力机气动特性数值研究

为捕获建筑环境中蕴藏丰富的高品质风能,结合高耸建筑的高度优势与建筑扩散体强化风速效应,将垂直轴风力机放置于不同建筑扩散体之间,通过数值模拟的方法研究建筑增强型垂直轴风力机在具有不同实度与不同翼型时的气动特性.结果表明:建筑扩散体可大幅提升风力机获能效率,建筑增强型垂直轴风力机较原始垂直轴风力机最大风能利用系数提升4.47倍,其最佳尖速比位置向右偏移,但其载荷波动较剧烈,且对建筑外廓敏感,其中圆弧形截面建筑可有效减小建筑分离涡造成的影响.随着实度的增加,建筑增强型垂直轴风力机风能利用系数先增大后因叶片间干扰而减小,其载荷波动和自启动性在多叶片时得到明显改善.对于不同系列的翼型,FXLV152翼型有助于减小疲劳累积损伤,最大厚度较大的NACA0021翼型有利于提高风力机的获能效率,S809非对称翼型则不适用于建筑增强型垂直轴风力机.数值结果为建筑增强型垂直轴风力机的工程应用提供部分参考依据.     

垂直轴风力机翼型动态气动性能研究

基于NACA0012对称翼型,设计了应用于垂直轴风力机的两段式翼型,并进行几何建模。在两段式翼型的动态气动性能研究中,通过CFD计算得到了垂直轴风力机运行时周边流场分布情况。流场涡量分布显示了风力机翼型尾涡随方位角的变化关系,分析了垂直轴风力机整体尾涡形成过程,同时找出了垂直轴风力机翼型尾涡的普遍特性。将相对坐标建立在翼型上整理得到了翼型的升阻力特性。同静态特性相比,动态升阻力有其明显的环形特征,在静态升阻力系数周边形成环状的分布曲线。