隨著環(huán)境治理的進(jìn)一步深入,風(fēng)能作為清潔能源備受青睞,垂直軸風(fēng)力機(jī)也因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,啟動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)獲得越來(lái)越多的關(guān)注。翼型作為垂直軸風(fēng)力機(jī)的核心要素,現(xiàn)在大多采用的還是航空翼型,但是航空翼型主要關(guān)注的是翼型的升阻比,并不考慮翼型的能量轉(zhuǎn)化效率,這不符合風(fēng)力機(jī)翼型選擇的實(shí)際情況。本文主要是以NACA0018為初始翼型,然后通過(guò)使用遺傳算法對(duì)該初始翼型的幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,再通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)比較優(yōu)化前后翼型的氣動(dòng)性能、升阻比和效率獲得合適的垂直軸風(fēng)力機(jī)翼型。本論文完成了以下幾個(gè)方面的研究：①、通過(guò)對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)工作原理進(jìn)行分析,掌握風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩的范圍,然后通過(guò)動(dòng)量定律的推導(dǎo)、修正和受力分析得出升阻力系數(shù)和能量轉(zhuǎn)化效率的表達(dá)式,最后介紹CFD中湍流方程和動(dòng)態(tài)網(wǎng)格等理論,為接下來(lái)的優(yōu)化和數(shù)值模擬奠定理論基礎(chǔ)；②、采用遺傳算法,進(jìn)行翼型的幾何優(yōu)化和反設(shè)計(jì)。選擇最大厚度和翼型面積不小于初始翼型,及新的翼型曲線保持平滑連續(xù)作為約束條件,并使用FLUENT模擬優(yōu)化后的翼型,選出最符合條件的實(shí)驗(yàn)翼型；③、通過(guò)gambit建立實(shí)驗(yàn)用的垂直軸風(fēng)力機(jī)的三維模型,得到風(fēng)力機(jī)的速度云圖,了解優(yōu)化翼型的運(yùn)行特性,并獲取風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和能量轉(zhuǎn)化效率等各項(xiàng)數(shù)據(jù),找出最合適的葉片安裝角；④、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析,計(jì)算出風(fēng)力機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的能量轉(zhuǎn)化效率及轉(zhuǎn)矩系數(shù),驗(yàn)證仿真結(jié)果和選擇垂直軸風(fēng)力機(jī)的合理性。通過(guò)遺傳算法和數(shù)值模擬相結(jié)合,使垂直軸風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)周期更短,更全面地考慮影響風(fēng)力機(jī)性能的各種因素,形成一套高效率易啟動(dòng)H型垂直軸風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)方案。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TK83
【部分圖文】：

圖１－１?Ｓａｖｏｎｉｕｓ型風(fēng)輪?

高都有較大的影響，也降低了垂直軸大規(guī)模利用的可能性。隨著數(shù)值模擬法的向前發(fā)展，通過(guò)遺傳算法和ＦＬＵＥＮＴ數(shù)值模擬來(lái)優(yōu)化垂直軸風(fēng)力機(jī)成有實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值的課題。??內(nèi)外研究現(xiàn)狀??垂直軸風(fēng)力機(jī)的發(fā)展??今，實(shí)際利用的垂直軸風(fēng)力機(jī)包括阻力型和升力型兩個(gè)類型，也有部分升機(jī)型。阻力型風(fēng)力機(jī)主要依靠葉片在來(lái)流風(fēng)速下產(chǎn)生的阻力使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，的自啟動(dòng)性能，在風(fēng)速較小的地方也可Ｗ使用。最開始為人類利用的就是垂直軸風(fēng)力機(jī)，這種風(fēng)力機(jī)具有低轉(zhuǎn)速和扭矩大的特點(diǎn)，在古時(shí)候的中國(guó)水等工作。主要的阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)有Ｓａｖｏｎ山Ｓ型和禍輪型，在１９巧年，??Ｓ．Ｊ．Ｓａｖｏｎｉｕｓ王程師發(fā)明了?Ｓａｖｏｎｉｕｓ型風(fēng)力機(jī)Ｗ，機(jī)構(gòu)圖如１－１。為使垂直既能低速啟動(dòng)，又可Ｗ保證效率，誕生了如下有機(jī)結(jié)合Ｓ型與達(dá)里沃斯型混合式風(fēng)能利用裝置，如圖１－２。為了能產(chǎn)生更大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，采用多個(gè)Ｓａｖｏｎｉｕｓ合，如圖１－３。??＾??

升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)因?yàn)槿~片的形狀和整體結(jié)構(gòu)的不同，類型可分為直葉片Ｈ?＇??型、經(jīng)典達(dá)里厄型和變形的Ｈ型垂直軸風(fēng)力機(jī)，圖１－４所示的菱形、Ａ型、Ｈ型、??〇型和Ｙ型等Ｐ１。升力型風(fēng)力機(jī)主要分為直葉片和帶有一定彎曲度的彎葉片，分別??型和０型為代表。翼型是Ｗ剖面的形式存在于葉片上的，來(lái)風(fēng)在風(fēng)力機(jī)葉片??附近的化動(dòng)會(huì)帶來(lái)力矩的作用。Ｈ型風(fēng)力機(jī)雖然形式簡(jiǎn)單，但是會(huì)有離也力的出現(xiàn)，??這會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)葉片的連接處會(huì)產(chǎn)生降低葉片強(qiáng)度的應(yīng)力。但是當(dāng)采用帶有一定弧??度的垂直軸葉片時(shí)就只會(huì)帶來(lái)張力，而沒(méi)有離也力的產(chǎn)生。因此在（Ｄ型風(fēng)輪被大量??采用，也使得彎曲應(yīng)力將大幅度的降低。由于同等條件下，相比于彎曲應(yīng)力，葉片??更能夠承受材料的張力，〇型的垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片的質(zhì)量相對(duì)比較輕，因此實(shí)際的??運(yùn)轉(zhuǎn)也比直葉片要快Ｗ。但巫型葉片也有自己的劣勢(shì)，難Ｗ實(shí)現(xiàn)變楽距的方式來(lái)自??啟動(dòng)和控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 ;垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)舷翼結(jié)構(gòu)技術(shù)在滬推出[J];東方電機(jī);2012年04期

2 程江濤;陳進(jìn);沈文忠;朱衛(wèi)軍;王旭東;;基于最大風(fēng)能利用系數(shù)的風(fēng)力機(jī)翼型設(shè)計(jì)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2010年24期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 王曉鵬;遺傳算法及其在氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2000年

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1 容亮灣;水輪機(jī)葉片水動(dòng)力分析及翼型優(yōu)化[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2861393