Φ型垂直軸風力機的氣動特性及建筑物風場配置研究.pdf

1、風力發(fā)電機有多種形式，而充分利用各自的性能特點和應用規(guī)律以提升風能利用效率則是它們共同的需求。本文以Φ型垂直軸風力機為研究對象，以CFD模擬仿真為手段，以風能利用率為條件，研究Φ型垂直軸風力機自身的氣動特性以及安裝在建筑物上的位置、高度和布局等風場配置規(guī)律。
　　本文首先選用S-A湍流模型，對Φ型垂直軸風力機的NACA0012翼型氣動特性進行研究。翼型的弦長為100mm，相對厚度為12mm，通過分析得到升力系數、阻力系數以及升阻比

2、隨攻角的變化曲線，找到翼型的最佳攻角;然后，從隨攻角變化的翼型上下面靜壓強度云圖和速度流線圖中，分析翼型失速的變化過程。表現的規(guī)律為:隨著攻角(20-180)的增加，NACA0012翼型的升力系數曲線呈現先增大后降低的趨勢，在攻角α=13.50時升力系數達到最大值0.34;而翼型的阻力系數曲線是一直在緩慢上升的。升阻比曲線隨攻角的變化趨勢和升力系數曲線的變化趨勢相似，但是在攻角α=8.50時升阻比取得最大值為13。
　　為了進一步

3、研究Φ型垂直軸風力機安裝于地面時的氣動特性，本文分別采用CFD計算法和吹風試驗法獲得風力機在不同尖速比下的風功率曲線。結果表明，吹風試驗測量值與CFD計算法得到的曲線相比，結果都偏小，風能系數的最大值約為19％，但是整體曲線變化趨勢是大致相同的，即兩種方法得到的風能利用系數隨尖速比變化的規(guī)律是相同的，而且都是在尖速比大約為4.2時風力機風能利用率最大。這也在一定程度上說明了CFD計算法中所選的湍流模型、計算算法是合理的。
　　以前

4、述氣動特性為基礎，本文重點研究了Φ型垂直軸風力機在三種典型建筑物結構周圍風環(huán)境中的安裝配置規(guī)律。首先對沒有風力機時的三種典型建筑物結構周圍風環(huán)境進行數值模擬，以風速比大于1、湍流強度小于25％為評價指標，得到適宜風力機安裝的位置、高度及排布方式。仿真表明，對平頂建筑結構而言，同一風速下，風向不同時，適宜風力機安裝的高度也不相同;通道建筑物結構比單個平頂建物結構的風能聚集效應大，而空洞建筑物結構中適宜安裝風力機的空間比較小，但風力機安裝于