本文關(guān)鍵詞：Savonius風(fēng)力機(jī)葉片主要參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,世界能源需求一直呈增長(zhǎng)狀態(tài),但能源總量畢竟有限,長(zhǎng)遠(yuǎn)下去能源的存儲(chǔ)必然不能滿足能源的需求,可見(jiàn)能源危機(jī)是我們亟待解決的問(wèn)題。鑒于我國(guó)當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀,大力發(fā)展清潔能源勢(shì)在必行。水平軸風(fēng)力機(jī)依靠較高的風(fēng)能利用系數(shù),占據(jù)著風(fēng)能發(fā)電的主要市場(chǎng)地位,但是在低風(fēng)速下難以啟動(dòng)、在高風(fēng)速時(shí)葉片的抗壓能力不足成為制約水平軸風(fēng)力機(jī)發(fā)展的因素。與之相對(duì)的垂直軸風(fēng)力機(jī),盡管風(fēng)能利用系數(shù)不高但是風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、啟動(dòng)性能好的優(yōu)點(diǎn),受到人們的關(guān)注。文中對(duì)Savonius風(fēng)力機(jī)葉片的主要參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的影響開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬計(jì)算研究,從而對(duì)Savonius風(fēng)力機(jī)葉片參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先基于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)B 1/K 2低速風(fēng)洞的實(shí)驗(yàn)條件,搭建葉片表面壓力風(fēng)洞測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用多點(diǎn)同步測(cè)壓技術(shù),對(duì)多組葉片的不同旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行葉片表面壓力測(cè)試。所測(cè)葉片的特征參數(shù)除涉及原有的高徑比、重疊比等以外,又引入一種新的優(yōu)化參數(shù)彎度,該參數(shù)介于機(jī)翼理論的基礎(chǔ)下提出的,即將翼型中弧線至弦線的最大垂直距離與弦線長(zhǎng)度的比值定義為彎度。依據(jù)測(cè)試結(jié)果得出重疊比、高徑比、彎度等對(duì)Savonius風(fēng)力機(jī)的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)彎度為0.3、0.4、0.5的三種測(cè)試葉片中,彎度為0.3的葉片性能較好;高徑比為2、3、4的三種測(cè)試葉片形式中,高徑比為4的葉片性能較突出;重疊比0.2、0.3、0.4的三種測(cè)試葉片中,重疊比為0.2的葉片性能較優(yōu)。然后依據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,引入數(shù)值模擬研究方法,對(duì)彎度參數(shù)的影響進(jìn)行細(xì)化分析。通過(guò)運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的方法,對(duì)彎度為0.2 5、0.3、0.3 5、0.4、0.4 5、0.5的六種不同葉片的Savonius風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。對(duì)數(shù)值模擬的扭矩結(jié)果進(jìn)行分析,得出彎度對(duì)于風(fēng)能利用系數(shù)的影響規(guī)律,將其擬合為一個(gè)多項(xiàng)式并取極值,發(fā)現(xiàn)在彎度為0.3 6 1 4時(shí)Savonius風(fēng)力機(jī)具有最高的風(fēng)能利用系數(shù)。結(jié)合數(shù)值模擬中葉片附近速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)分布情況,對(duì)彎度的影響機(jī)理進(jìn)行分析。分析得出減小彎度可以減少對(duì)氣流的阻礙作用,使得葉片的背風(fēng)面流速增加進(jìn)而降低了壓強(qiáng),提高了葉片的最大力矩系數(shù),另外減小彎度可以使葉片的阻力系數(shù)增加,并且使得葉片的壓力中心位置向葉輪外側(cè)移動(dòng),達(dá)到了提高Savonius風(fēng)力機(jī)性能的目的。文中采取實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合的方法,揭示彎度、重疊比、高徑比對(duì)Savonius風(fēng)力機(jī)的影響規(guī)律,確定了最佳的彎度參數(shù),為Savonius風(fēng)力機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：垂直軸 Savonius風(fēng)力機(jī) 彎度 數(shù)值模擬 實(shí)驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題研究的背景和意義9
• 1.2 風(fēng)力機(jī)的類型9-13
• 1.2.1 水平軸風(fēng)力機(jī)9-10
• 1.2.2 垂直軸風(fēng)力機(jī)10-13
• 1.3 垂直軸風(fēng)力機(jī)的可行性分析13
• 1.4 國(guó)內(nèi)外對(duì)于Savonius風(fēng)力機(jī)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4.1 國(guó)外Savonius風(fēng)力機(jī)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)Savonius風(fēng)力機(jī)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容15-17
• 第二章 垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)理論分析17-27
• 2.1 風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)理論和基本概念17-22
• 2.1.1 升力和阻力17
• 2.1.2 風(fēng)功率17-18
• 2.1.3 貝茨理論18-20
• 2.1.4 空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)概念20-22
• 2.2 阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)平均功率計(jì)算原理及性能提升方法22-27
• 2.2.1 阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)平均功率計(jì)算22-23
• 2.2.2 阻力型風(fēng)力機(jī)性能提升方法23-27
• 第三章 垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)洞試驗(yàn)27-43
• 3.1 風(fēng)洞試驗(yàn)介紹27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)儀器及測(cè)試葉片27-34
• 3.2.1 電子壓力掃描閥27-30
• 3.2.2 熱線風(fēng)速儀30
• 3.2.3 測(cè)試葉片30-34
• 3.3 試驗(yàn)內(nèi)容34-35
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析35-43
• 3.4.1 彎度對(duì)于Savonius風(fēng)力機(jī)的性能影響35-39
• 3.4.2 重疊比對(duì)于Savonius風(fēng)力機(jī)的性能影響39-40
• 3.4.3 高徑比對(duì)于Savonius風(fēng)力機(jī)的性能影響40-43
• 第四章Savonius風(fēng)力機(jī)的數(shù)值模擬研究43-59
• 4.1 計(jì)算流體力學(xué)CFD基礎(chǔ)43-44
• 4.1.1 CFD軟件概述43
• 4.1.2 CFD方法原理43-44
• 4.2 Savonius風(fēng)力機(jī)數(shù)值模擬44-51
• 4.2.1 幾何模型44-49
• 4.2.2 計(jì)算調(diào)節(jié)設(shè)定49-51
• 4.3 Savonius風(fēng)力機(jī)數(shù)值模擬的結(jié)果分析51-59
• 4.3.1 數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性驗(yàn)證51-52
• 4.3.2 基于扭矩的對(duì)比分析52-54
• 4.3.3 基于流場(chǎng)的對(duì)比分析54-55
• 4.3.4 基于壓力場(chǎng)分布的對(duì)比分析55-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 致謝64-65
• 在讀期間取得的科研成果65

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 于寧;狄洪發(fā);趙榮義;;熱線風(fēng)速儀在動(dòng)態(tài)熱舒適性研究中的應(yīng)用及測(cè)量的影響因素[A];全國(guó)暖通空調(diào)制冷2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

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本文編號(hào)：723875