基于数值模拟和风洞试验垂直轴风力机性能的研究

《基于数值模拟和风洞试验垂直轴风力机性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：TM614学校代码：10213国际图书分类号：621.5密级：公开硕士学位论文基于数值模拟和风洞试验的垂直轴风力机性能研究（工程硕士）硕士研究生：路宽导师：黄文涛副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM614U.D.C:621.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEACHONPERFORMANCEOFVERTICALAXISWINDTURBINEBASEDONNUMERICALSIMULATIO

2、NANDWINDTUNNELTEST（MasterofEngineering）Candidate：LuKuanSupervisor：AssociateProf.HuangWentaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈

3、尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，人们大力发展可再生的绿色能源，以部分替代高污染的传统能源，利用清洁能源风能发电的风力发电机因此得到了快速的发展。垂直轴风力发电机由于结构简单、任意风向下都可以发电、启动力矩大、成本低，在小型风力发电领域获得了广泛的应用。但垂直轴风力机风能利用系数较低的，这个不足限制了它的发展。为了提升阻力型垂直轴风力机的性能，本文对一种垂直轴风力机的性能进行了研究，并从改变导流板数目、增加风力机段数等方面改进了其性能。论文首先阐述了风力机的基本理论和相关概念，并对阻力型垂直轴风机的平均功率计算公式进行了推导，根据公式中影响风力机功率的参数，如风速、叶

4、片迎风面积、叶片结构等，提出了改进风力机性能的措施。即在叶片迎风面积一定的情况下选择迎风阻力大、背风阻力小的叶片结构和增加外围装置等方面来提升风力机的性能。对于所研究的风力机，本文应用数值模拟技术对风力机输出特性进行了研究，利用FLUENT软件绘制了风力机在不同风速下风轮在不同位置静止时的力矩曲线，研究了该风力机的启动性能。采用多重参考系法模拟风轮旋转，获得了在额定风速下风力机功率随旋转角速度的变化曲线，为风力机选择发电机、减速器等提供参考依据。不同结构参数的风力机性能不同，本文为了改进风力机性能，对于不同导流板数目、具有导风口风力机和两段式风力机进行数值模拟，在功率、风能

5、利用系数、压力云图、速度云图和风力迹线图方面进行了综合分析和比较，获得了具有较好风力机性能的风力机结构。数值模拟应与实验相结合才能准确评价风力机的性能，最后本文还对不同结构的风力机进行了风洞试验，并获得了与数值模拟结果相一致的结果，做到了风洞试验和数值模拟结果相互补充相互验证，所获得的结果对于风力机结构的设计有重要指导作用。关键词：垂直轴风力机；气动性能；数值模拟；风洞试验-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,Countriesaroundtheworldmakegreateffortstodeveloprenewablegreen

6、energytopartiallyreplacehighlypollutingtraditionalenergy,Windgeneratorswhichusecleanwindenergytoproduceelectricitythereforgotavigorouslydevelopment.Byreasonofthesimplestructureandcatchingthewindfromalldirectionswithoutaneedtoorientthebladesinthewinddirection、highstartingtorqueandlowcost,th

7、everticalaxiswindturbineshavebroadapplicationprospectsinsmallwindpowergenerationfield.Buttheverticalaxiswindturbineshavelowcoefficientofwindpower,thisshortcominglimiteditsdevelopment.Inordertoenhancetheperformanceofresistance-typeverticalaxiswindturbine,averti