為研究Savonius風力機的葉片弧度對其功率性能的影響,建立Savonius風力機的二維有限元分析模型,應用FLUENT進行數(shù)值模擬計算。計算基于RNG k-ε湍流模型,采用滑移網(wǎng)格技術實現(xiàn)風力機的轉動。研究了葉片弧度從（140～180）°范圍的風力機在不同尖速比下的平均力矩系數(shù)與平均功率系數(shù),通過比較最大平均功率系數(shù)來確定葉片弧度的最優(yōu)值。數(shù)值模擬的結果表明:葉片弧度越小,Savonius風力機受到的阻力矩越大,其平均力矩系數(shù)和平均功率系數(shù)就越低,即功率性能越差;葉片弧度在180°時,Savonius風力機功率性能最優(yōu)。 

【文章來源】：機械設計與制造. 2019,(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

Savonius風力機三維示意圖Fig.13DSchematicDiagramofSavoniusWindTurbine

一般地，風力機從來流風中獲取的能量（即功率系數(shù)）用Cp值表示，它是評價風力機好壞的一個決定性參數(shù)，風力機功率系數(shù)的定義為風力機獲得的風能與作用在風力機的原風能之比。Cp的計算公式如下：Cp=PPw=P0.5ρAv3=P0.5ρDHv3（2）另外，風力機從來流風中獲得的力矩（即力矩系數(shù)）用Cm值表示，其定義為風力機獲得的轉矩與作用在風力機上的力矩之比。Cm的計算公式如下：Cm=M0.25ρAv2D=M0.25ρD2Hv2（3）式中：ρ—空氣密度，kg/m3；A—風力機掃掠面積，m2，A=DH，D—風力機葉輪直徑，m；H—風力機葉輪高度，m（二維計算中取H=1m）[10]；v—來流風速，m/s；P—風力機獲得的實際功率，W；M—風輪受到的實際力矩，N·m�？諝鈩恿W中，將葉尖的圓周速度與來流風速的比值稱為葉尖速比，用λ表示，它反映了風力機旋轉速度的快慢[2]。其計算公式如下：λ=ωD2v（4）式中：D—風力機葉輪直徑，m；ω—風輪旋轉角速度，rad/s。通過對式（2）與式（3）的進一步變換，可以得出風力機功率系數(shù)與力矩系數(shù)的換算關系為：Cp=λCm（5）3數(shù)值模擬方法3.1幾何模型Savonius風力機的三維和二維示意圖，如圖1、圖2所示。H圖1Savonius風力機三維示意圖Fig.13DSchematicDiagramofSavoniusWindTurbineXDvvdY準ωθ圖2Savonius風力機二維示意圖Fig.22DSchematicDiagramofSavoniusWindTurbine圖中：H—風力機葉輪高度；v—來流風速；θ—Savonius風力機的轉角；ω—風力機的旋轉速度；d—葉片的弦長；D—風力機葉輪的直徑；φ—葉片弧度。幾何模型的?

一般地，風力機從來流風中獲取的能量（即功率系數(shù)）用Cp值表示，它是評價風力機好壞的一個決定性參數(shù)，風力機功率系數(shù)的定義為風力機獲得的風能與作用在風力機的原風能之比。Cp的計算公式如下：Cp=PPw=P0.5ρAv3=P0.5ρDHv3（2）另外，風力機從來流風中獲得的力矩（即力矩系數(shù)）用Cm值表示，其定義為風力機獲得的轉矩與作用在風力機上的力矩之比。Cm的計算公式如下：Cm=M0.25ρAv2D=M0.25ρD2Hv2（3）式中：ρ—空氣密度，kg/m3；A—風力機掃掠面積，m2，A=DH，D—風力機葉輪直徑，m；H—風力機葉輪高度，m（二維計算中取H=1m）[10]；v—來流風速，m/s；P—風力機獲得的實際功率，W；M—風輪受到的實際力矩，N·m�？諝鈩恿W中，將葉尖的圓周速度與來流風速的比值稱為葉尖速比，用λ表示，它反映了風力機旋轉速度的快慢[2]。其計算公式如下：λ=ωD2v（4）式中：D—風力機葉輪直徑，m；ω—風輪旋轉角速度，rad/s。通過對式（2）與式（3）的進一步變換，可以得出風力機功率系數(shù)與力矩系數(shù)的換算關系為：Cp=λCm（5）3數(shù)值模擬方法3.1幾何模型Savonius風力機的三維和二維示意圖，如圖1、圖2所示。H圖1Savonius風力機三維示意圖Fig.13DSchematicDiagramofSavoniusWindTurbineXDvvdY準ωθ圖2Savonius風力機二維示意圖Fig.22DSchematicDiagramofSavoniusWindTurbine圖中：H—風力機葉輪高度；v—來流風速；θ—Savonius風力機的轉角；ω—風力機的旋轉速度；d—葉片的弦長；D—風力機葉輪的直徑；φ—葉片弧度。幾何模型的?


本文編號：3436801