savonius风机气动增效的曲—直集风流动控制

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1、国内图书分类号：TK89学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文Savonius风机气动增效的曲-直集风流动控制硕士研究生：李志强导师：辛大波副教授申请学位：工程硕士学科：防灾减灾工程及防护工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2016年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK89U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringFLOWCONTROLOFAERODYNAMICPERFORMANCEI

2、MPROVEMENTOFSAVONIUSWINDROTORVIAAARC-STRAIGHTSHAPEDCURTAINCandidate：LiZhiqiangSupervisor：AssociateProf.XinDaboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：DisasterPreventionandReductionEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：

3、July,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要本文以提升传统Savonius阻力型风机启动性能与发电效率为目标，提出了Savonius型风机曲-直增效方法，通过基于计算流体动力学的数值模拟与风洞试验开展了风机曲-直增效有效性的研究，并通过数值模拟探讨了Savonius型风机曲-直增效流动控制机理。首先，以提高传统Savonius阻力型风机风能利用效率为目标，通过分析传统Savonius型风

4、机的工作方式及增效模式，提出了Savonius型风机曲-直集风增效流动控制方法。然后，以开展Savonius型风机曲-直集风增效数值模拟与试验研究为目的，研究建立基于计算流体动力学的Savonius型风机静、动力特性数值模拟方法，并通过与已有试验结果的对比验证本文数值计算方法的有效性，并研究建立Savonius阻力型风机静力特性的风洞试验测试方法与试验系统。之后，通过开展曲-直集风板下的Savonius型风机静力矩特性与动力矩特性的数值模拟与风洞试验，验证了曲-直集风板对于改善风机气动性能的有效性。数值与试

5、验结果表明：所有型号的曲-直集风板均可以有效地提升传统Savonius型风机的静力矩和风能利用率，其中处于最佳安装角度下的Curtain-c对风机气动性能的提升效果最为明显，使风能利用率从原来的20%提升至了30.3%。最后，通过流场数值模拟探讨了Savonius风机曲-直集风增效流动控制机理。研究表明：曲-直集风板可以有效地控制风吹向风力机的凹叶片，抑制风吹向风机的凸叶片，增加凹叶片周围的空气流量和速度，从而使得风力机总体的正力矩得到了较大幅度的提升，改善了传统风力机出现负力矩的缺陷。关键词：Savoni

6、us型风机；增效；流动控制；曲-直集风；风洞实验；计算流体动力学-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInordertoimprovetheaerodynamicperformanceofSavoniuswindrotors,thearc-straightcurtainwhichplacedinthefrontoftheSavoniuswindrotoristriedtobeusedinthispaper.ThenumericalanalysisbasedontheComputationalF

7、luidDynamics(CFD)andthewindtunnelexperimentalareusedtoexploretheeffectivenessandcontrolmechanismofthearc-straightcurtain.Firstly,inordertoimprovethepowerperformanceoftheSavoniuswindrotor,theworkingprincipleandtheimprovementmethodshasbeenanalyzed.Andbasedon

8、theanalysisresults,theflowcontrolofaerodynamicperformanceofSavoniuswindrotorviaarc-straightcurtainiscomposed.Secondly,inordertoresearchtheaerodynamicperformanceoftherotorwitharc-straightcurtainbynumericalanal