小型垂直軸阻力型風(fēng)力發(fā)電機功率計算方法分析.pdf

1、在人類生存和發(fā)展的過程中，能源毫無疑問是其重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此能源成為當今世界政治、經(jīng)濟、軍事、外交等所關(guān)注的焦點也是必然的。但是隨著一次能源的不斷消耗，其儲量也越來越少，如今全世界各個國家都越來越重視對可再生能源的研究開發(fā)，以此來應(yīng)對正在不斷加重的能源危機問題?？稍偕茉淳褪侵赋顺Ｒ?guī)能源外在自然界中可以不斷再生、持續(xù)利用、取之不盡、用之不竭的能源資源，它包括風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿饶茉促Y源。其中風(fēng)能的優(yōu)勢非常之大，比

2、如巨大的儲量、應(yīng)用技術(shù)相對成熟、比較低廉的成本、簡單的利用過程和污染問題很少等特點，這便使風(fēng)能在眾多可再生能源中脫穎而出。在風(fēng)力機將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的過程中，受風(fēng)力作用而旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪是其最主要的部件，因此根據(jù)風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)及其在氣流中的位置我們通常把風(fēng)力機分為兩大類:水平軸風(fēng)力機和垂直軸風(fēng)力機。水平軸風(fēng)力機是傳統(tǒng)的風(fēng)力機機型，技術(shù)相比于垂直軸風(fēng)力機要成熟，生產(chǎn)批量大，已經(jīng)成為當今風(fēng)力機的主流機型。但由于其種種先天性的不足（如啟動風(fēng)速高、工作噪

3、音大、抗風(fēng)能力差等），使得其進一步的開發(fā)受到了抑制，而垂直軸風(fēng)力機卻具有啟動風(fēng)速低，氣動噪音小，受風(fēng)性能更好的特點，因此人們開始把注意力逐漸聚焦到垂直軸風(fēng)力機身上，各國的風(fēng)電研究者也正在努力研制更多新形式的垂直軸風(fēng)力機。在對垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的研發(fā)改進過程中，我們一直以使其能更好的利用風(fēng)能資源為目標，因此風(fēng)力機輸出功率的多少便成為我們比較關(guān)注的問題了。綜上所述，本文應(yīng)用了計算流體方面的相關(guān)知識，針對小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機平均功率的計算方法進

4、行了研究分析。
　　首先，對有關(guān)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的概念以及與其功率計算相關(guān)的基本理論進行了論述，在此基礎(chǔ)上，利用計算流體理論并結(jié)合Matlab軟件編程計算的方法，來對小型垂直軸阻力S型風(fēng)力機的平均功率進行具體的計算，并得到了比較準確的結(jié)果。并在計算分析的過程中提出了計算垂直軸風(fēng)力機功率的具體方法及其計算所要用到的相關(guān)計算公式，根據(jù)計算結(jié)果得出了風(fēng)速分別與平均功率、風(fēng)能利用系數(shù)之間的關(guān)系曲線。
　　然后，應(yīng)用計算流體力學(xué)軟件A

5、NSYSFluent對垂直軸回旋式阻力型風(fēng)力發(fā)電機的功率進行了模擬計算。對風(fēng)力機進行二維模型簡化，并完成流場網(wǎng)格的劃分，設(shè)定邊界條件具體賦值，開始模擬計算。在計算過程中對殘差和葉片受到的力矩系數(shù)進行監(jiān)測，得到殘差曲線和轉(zhuǎn)矩監(jiān)測曲線。得到具體扭矩數(shù)值M，根據(jù)功率計算公式P=2π×n/60×M，就可得理論值平均功率P。
　　最后，為驗證上述應(yīng)用Fluent軟件對垂直軸風(fēng)力機功率模擬計算的正確性，設(shè)計組裝了一套功率檢測系統(tǒng)來對已有風(fēng)力機