為了揭示雷諾數(shù)對S型風(fēng)力機(jī)氣動特性的影響規(guī)律以及常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)與180°螺旋式S型風(fēng)力機(jī)氣動特性的差異,采用理論分析和風(fēng)洞試驗手段開展研究。基于不同雷諾數(shù)下二維凹、凸面阻力系數(shù)氣動數(shù)據(jù),理論分析得出,當(dāng)雷諾數(shù)超過104時,S型風(fēng)力機(jī)的氣動特性受雷諾數(shù)的影響較小。通過總結(jié)結(jié)構(gòu)級數(shù)對S型風(fēng)力機(jī)的影響規(guī)律,推測出螺旋式S型風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng)能利用系數(shù)低于常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)。對旋轉(zhuǎn)直徑360mm、高度800mm和偏心距100mm氣動外形尺寸相同的常規(guī)和180°螺旋式S型風(fēng)力機(jī),在雷諾數(shù)1.26×10⁵～2.21×10⁵開展風(fēng)洞試驗驗證理論分析的結(jié)論。此外,針對螺旋式S型風(fēng)力機(jī),還開展氣動外形參數(shù)和在風(fēng)力機(jī)端部施加端板流動控制的試驗,試驗結(jié)果得出較大的長寬比和端板流動控制均能明顯提高風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)和拓寬較大風(fēng)能利用系數(shù)對應(yīng)的尖速比范圍。 

【文章來源】：機(jī)械工程學(xué)報. 2020,56(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

端板對螺旋式S型風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用系數(shù)的影響

緦??撓跋歟?梢?推測出180°螺旋式S型風(fēng)力機(jī)的氣動特性低于常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)。2試驗?zāi)Ｐ图皽y試裝置為了驗證理論分析的結(jié)果和獲取定量的試驗數(shù)據(jù)，開展了常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)和180°螺旋式S型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)洞試驗。試驗?zāi)Ｐ桶ǔＲ?guī)S型風(fēng)力機(jī)和兩個不同尺寸的螺旋式S型風(fēng)力機(jī)，螺旋式S型風(fēng)力機(jī)A與常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)具有相同的幾何尺寸，用來對比兩種型式風(fēng)力機(jī)氣動特性的差異；風(fēng)力機(jī)A和風(fēng)力機(jī)B用來研究外形參數(shù)對螺旋式風(fēng)力機(jī)的影響，不同模型的氣動外形參數(shù)見表1。圖4從左往右分別為常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)、180°螺旋式S型風(fēng)力機(jī)和氣動外形參數(shù)示意圖。表1試驗風(fēng)力機(jī)氣動外形參數(shù)mm高度H旋轉(zhuǎn)直徑D葉片直徑r偏心距e常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)800360230100螺旋式S型風(fēng)力機(jī)A800360230100螺旋式S型風(fēng)力機(jī)B680480290100圖4風(fēng)力機(jī)模型及氣動外形示意圖風(fēng)力機(jī)氣動特性試驗在沈航低速閉口回流式風(fēng)洞中進(jìn)行，見圖5，試驗段尺寸為寬1.2m、高1m、長

月2020年4月朱建勇等：180°螺旋式Savonius風(fēng)力機(jī)氣動特性試驗研究157勢可以推測得出當(dāng)雷諾數(shù)大于410左右的阻力系數(shù)受雷諾數(shù)變化較小，因此螺旋式S型風(fēng)力機(jī)PC也將幾乎不隨雷諾數(shù)變化，受其影響較校圖1S型風(fēng)力機(jī)做功示意圖圖2二維半圓筒凸面與凹面阻力系數(shù)結(jié)構(gòu)級數(shù)的影響：早期人們?yōu)榱颂岣哽o轉(zhuǎn)矩特性和平滑功率輸出，將多個單級S型風(fēng)力機(jī)沿軸向串聯(lián)布置，串聯(lián)的多個單級存在相位差，兩級S型風(fēng)力機(jī)的相位差為90°，三級S型風(fēng)力機(jī)的相位差為60°(圖3）。180°螺旋式S型風(fēng)力機(jī)可以看成無窮極S型風(fēng)力機(jī)，因此可以通過分析結(jié)構(gòu)級數(shù)對S型風(fēng)力機(jī)氣動特性的影響，揭示螺旋式S型風(fēng)力機(jī)與常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)氣動特性的優(yōu)劣。圖3不同結(jié)構(gòu)級數(shù)的S型風(fēng)力機(jī)KAMOJI等[15]試驗研究了單級、兩級和三級S型風(fēng)力機(jī)性能，當(dāng)風(fēng)力機(jī)總體長寬比為1.0和雷諾數(shù)為4810時，隨著級數(shù)的增加(串聯(lián)中的單級風(fēng)力機(jī)長寬比減小)，S型風(fēng)力機(jī)的PC減小，三級風(fēng)力機(jī)比兩級或單級風(fēng)力機(jī)的的靜轉(zhuǎn)矩波動要校HAYASHI等[16]利用射流式風(fēng)洞開展試驗，研究了在雷諾數(shù)551.410～4.210，旋轉(zhuǎn)直徑0.33m、高度0.23m的單級和三級S型風(fēng)力機(jī)氣動特性，單級風(fēng)力機(jī)的功率峰值高于三級風(fēng)力機(jī)，HAYASHI認(rèn)為這是三級風(fēng)力機(jī)中每級風(fēng)輪的長寬比小于單級風(fēng)力機(jī)的長寬比導(dǎo)致的，較小的長寬比造成較大的流動損失。通過分析結(jié)構(gòu)級數(shù)對S型風(fēng)力機(jī)的影響，可以推測出180°螺旋式S型風(fēng)力機(jī)的氣動特性低于常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)。2試驗?zāi)Ｐ图皽y試裝置為了驗證理論分析的結(jié)果和獲取定量的試驗數(shù)據(jù)，開展了常規(guī)S型風(fēng)力機(jī)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]H型風(fēng)輪靜扭矩特性理論分析及試驗研究[J]. 朱建勇,王建明,劉沛清.  機(jī)械工程學(xué)報. 2017(02)
[2]螺旋式S型風(fēng)輪氣動性能試驗研究[J]. 朱建勇,劉沛清,屈秋林,阮海彬.  應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報. 2015(05)
[3]螺旋形S型垂直軸風(fēng)輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J]. 趙振宙,鄭源,徐小韻,劉文明,胡國祥.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2009(26)



本文編號：3304014