某小型风机提高风能利用率的研究

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1、申请上海交通大学工学硕士学位论文某小型风机提高风能利用率的研究硕士研究生：李鹿野学号：1120109096导师：张维竞教授陈光冶副教授申请学位：工学硕士学科：轮机工程所在单位：船舶海洋与建筑工程学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学IDissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterIMPROVEMENTOFASMALLWINDTURBINEWITHCURTAININGCandidate:LILuyeStudentID:1120109096Supervisor:Prof.ZHANGW

2、eijingProf.CHENGuangyeAcademicDegreeappliedfor:MasterofEngineeringSpecialty：MarineEngineeringAffiliation:SchoolofNavalArchitecture,OceanandCivilEngineeringDateofDefense：Jan,2015Degree-Conferring-Institution:ShanghaiJiaoTongUniversityII上海交通大学硕士学位论文某小型风机提高风能利用率的研究摘要Savonius小型垂直式风力机具有能够在较低风速下起动、造型简

3、单、易于维护的特点，适应分布式发电的要求。本文采用CFD方法建立仿真模型，研究了Savonius型风力机的静态力矩特性，进而对两叶片与三叶片风机进行了比较分析，还研究了在来风方向增加导流板对该垂直式风力机风能利用率的影响。研究分为三个部分进行。第一部分是数值计算模型的建立，根据空气动力学理论在FLUENT下建立流体模型。第二部分是模型验证，将仿真结果与前人文献中的风洞试验数据作比较，进行模型调试；本文比较了二维、三维模型计算结果与风洞试验数据的差异并分析其原因。第三部分中，文章采用二维模型研究了有无导流板、不同导流板长度、不同安装角度和不同安装位置情况下叶片周围的流场分布以及叶片对转轴

4、产生的静态力矩。风洞试验数据验证了数值模型的准确性，二维与三维模型计算所得的静态力矩与实验结果相比误差均在10%以内，能正确反映Savonius型风机在特定风速下的静态力矩。合理安装导流板可以使该型风机的叶III上海交通大学硕士学位论文片静态力矩提高20%-40%，进而提高Savonius型风机的风能利用率。本文测试的各项因素中，导流板长度和安装角度对风机静态力矩的影响作用较大；而在一定范围内，不同导流板位置对风机静态力矩所带来的影响可以忽略。关键词：Savonius风机，仿真，导流板，风能利用率，静态力矩IV上海交通大学硕士学位论文STUDYONNUMERICALSIMULATION

5、OFASMALLWINDTURBINEABSTRACTThisresearchaimsatimprovingtheperformanceofSavoniuswindturbinewithCFDmethod.Inpreviousstudies,acurtainingarrangementwasintroducedthroughwindtunnelexperiences.Asanaddition,numericalsimulationsonmoreparametersofthecurtainhavebeenconductedinthisstudy.Thisstudycontainsthre

6、ephases.Firstly,anumericalmodelhasbeenbuiltandsimulatedwiththehelpofFLUENT.Secondly,themodelhasbeenthusvalidatedbywindtunnelexperimentaldataconductedinpreviouspapers.Bothtwo-dimensionandthree-dimensionhavebeenemployed.Thirdly,threegeometricalparameters,namelyinstallationangle,lengthofcurtainandp

7、ositionofcurtain,aretakenintoconsiderationinthisstudy.Influencesofeachparameterareanalyzedthroughnumericalsimulationsrespectively.Statictorquesiscomparedineachcase.V上海交通大学硕士学位论文Itisshownthatcurtainarrangementsignificantlyimp