机械工程学报
機械工程學報
궤계공정학보
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
2011年
12期
126-132
,共7页
垂直轴风力机%导流叶片%组合式叶片%气动性能%数值研究
垂直軸風力機%導流葉片%組閤式葉片%氣動性能%數值研究
수직축풍력궤%도류협편%조합식협편%기동성능%수치연구
在分析传统垂直轴风力机低效率原因的基础上阐述导流型垂直轴风力机的结构优势,并提出一种带组合式叶片的导流型垂直轴风力机,同时数值研究该垂直轴风力机的气动特性.这种垂直轴风力机由导风轮与风轮构成,其中导流叶片分别由进口径向段、出口导流段,以及与两者相切的中间圆弧段等三段组合而成,风叶是由进口圆弧段及与之相切的出口直线段组合而成.导流叶片不仅可以有效地降低因来流对风叶吸力面的直接冲击而造成的阻力转矩,而且还有助于增强来流对风叶压力面的有效冲击.这两方面均有助于使该种风力机风轮的旋转转矩得到显著增加.研究结果表明:这种带有组合式叶片导流型垂直轴风力机,具有工作范围宽、最佳尖速比大、风能利用率高等特点,其气动性能在数值上已明显超过常规垂直轴风力机的一般水平.在此基础上,将机翼型叶片引入导流型垂直轴风力机中,并数值论证了即使在这种变攻角、剧烈分离的垂直轴风力机的内部流场中,机翼型叶片对整个风力机性能的提高也能起到一定的作用.这种带有组合式叶片的导流型垂直轴风力机不仅具有较好的气动性能,而且具有简单的二维外形结构便于加工,具有推广使用的潜力.
在分析傳統垂直軸風力機低效率原因的基礎上闡述導流型垂直軸風力機的結構優勢,併提齣一種帶組閤式葉片的導流型垂直軸風力機,同時數值研究該垂直軸風力機的氣動特性.這種垂直軸風力機由導風輪與風輪構成,其中導流葉片分彆由進口徑嚮段、齣口導流段,以及與兩者相切的中間圓弧段等三段組閤而成,風葉是由進口圓弧段及與之相切的齣口直線段組閤而成.導流葉片不僅可以有效地降低因來流對風葉吸力麵的直接遲擊而造成的阻力轉矩,而且還有助于增彊來流對風葉壓力麵的有效遲擊.這兩方麵均有助于使該種風力機風輪的鏇轉轉矩得到顯著增加.研究結果錶明:這種帶有組閤式葉片導流型垂直軸風力機,具有工作範圍寬、最佳尖速比大、風能利用率高等特點,其氣動性能在數值上已明顯超過常規垂直軸風力機的一般水平.在此基礎上,將機翼型葉片引入導流型垂直軸風力機中,併數值論證瞭即使在這種變攻角、劇烈分離的垂直軸風力機的內部流場中,機翼型葉片對整箇風力機性能的提高也能起到一定的作用.這種帶有組閤式葉片的導流型垂直軸風力機不僅具有較好的氣動性能,而且具有簡單的二維外形結構便于加工,具有推廣使用的潛力.
재분석전통수직축풍력궤저효솔원인적기출상천술도류형수직축풍력궤적결구우세,병제출일충대조합식협편적도류형수직축풍력궤,동시수치연구해수직축풍력궤적기동특성.저충수직축풍력궤유도풍륜여풍륜구성,기중도류협편분별유진구경향단、출구도류단,이급여량자상절적중간원호단등삼단조합이성,풍협시유진구원호단급여지상절적출구직선단조합이성.도류협편불부가이유효지강저인래류대풍협흡력면적직접충격이조성적조력전구,이차환유조우증강래류대풍협압력면적유효충격.저량방면균유조우사해충풍력궤풍륜적선전전구득도현저증가.연구결과표명:저충대유조합식협편도류형수직축풍력궤,구유공작범위관、최가첨속비대、풍능이용솔고등특점,기기동성능재수치상이명현초과상규수직축풍력궤적일반수평.재차기출상,장궤익형협편인입도류형수직축풍력궤중,병수치론증료즉사재저충변공각、극렬분리적수직축풍력궤적내부류장중,궤익형협편대정개풍력궤성능적제고야능기도일정적작용.저충대유조합식협편적도류형수직축풍력궤불부구유교호적기동성능,이차구유간단적이유외형결구편우가공,구유추엄사용적잠력.
