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考虑可变俯仰角的垂直轴风力机翼型优化设计方法
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作者 印四华 朱成就 +3 位作者 莫抒志 张明康 汪泉 陈戈 《可再生能源》 北大核心 2025年第1期54-60,共7页
针对设计垂直轴风力机翼型时普遍将俯仰角(θ_(p))设定为固定值,导致不能很好地发挥翼型的气动性能的问题,文章首先提出了一种考虑可变θ_(p)的垂直轴风力机设计方法,并将其应用于翼型优化;然后,基于制动圆柱理论不断迭代计算其功率系数... 针对设计垂直轴风力机翼型时普遍将俯仰角(θ_(p))设定为固定值,导致不能很好地发挥翼型的气动性能的问题,文章首先提出了一种考虑可变θ_(p)的垂直轴风力机设计方法,并将其应用于翼型优化;然后,基于制动圆柱理论不断迭代计算其功率系数(C_p),以极大功率系数直接作为目标函数,利用遗传算法耦合RFOIL软件优化翼型廓线与θ_(p)分布;最后,优化得到垂直轴风力机新翼型VAWT250。与参考翼型AIR001相比,无论是光滑条件,还是粗糙条件,新翼型的气动性能具有明显提升,尤其是粗糙条件,其最大升力系数与升阻比分别提升了16.1%和17.1%;在粗糙条件下,考虑俯仰角时,风力机的最大C_(p)提高了6.81%。该结果对垂直轴风力机翼型的优化设计具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 翼型 俯仰角 制动圆柱理论 功率系数
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气动双弹片对垂直轴风力机气动性能影响研究
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作者 俞洪静 岳敏楠 +3 位作者 李春 缪维跑 王培麟 黄浩达 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期25-33,共9页
针对叶片流动分离导致垂直轴风力机气动性能下降,基于鸟类羽毛随阵风轻微抬起维持气流在其外翼再附着的特点,在叶片两侧加装气动弹片,通过计算流体动力学方法研究其对垂直轴风力机的作用机理以及对其气动性能的影响,并基于动态模态分解... 针对叶片流动分离导致垂直轴风力机气动性能下降,基于鸟类羽毛随阵风轻微抬起维持气流在其外翼再附着的特点,在叶片两侧加装气动弹片,通过计算流体动力学方法研究其对垂直轴风力机的作用机理以及对其气动性能的影响,并基于动态模态分解对比分析气动弹片作用下垂直轴风力机尾迹流场模态特征。结果表明:气动双弹片可抑制叶片表面流动分离,提升整机气动性能,有效增加流场稳定性;可大幅提升垂直轴风力机叶片瞬时转矩、切向力及翼型吸力面压力系数,且使低尖速比成为最佳尖速比,有效提高自启动性能及运行过程中的稳定性,从而提升垂直轴风力机气动性能,流场动态模态分解表明双弹片有助于抑制尾流涡强度。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 气动性能 流动分离 计算流体动力学 气动双弹片
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弦径比与安装点对垂直轴风力机气动特性的影响
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作者 王志华 钟骏薇 《凿岩机械气动工具》 2025年第3期58-61,122,共5页
直叶片垂直轴风力机的叶片弦径比和支撑臂安装点与动态失速和流动曲率现象密切相关,直接影响风力机的气动性能。文章采用数值模拟方法研究弦径比与安装点对垂直轴风力机气动特性的影响。结果表明,大弦径比风力机风能利用率峰值点向小叶... 直叶片垂直轴风力机的叶片弦径比和支撑臂安装点与动态失速和流动曲率现象密切相关,直接影响风力机的气动性能。文章采用数值模拟方法研究弦径比与安装点对垂直轴风力机气动特性的影响。结果表明,大弦径比风力机风能利用率峰值点向小叶尖速比偏移,风能利用率在弦径比为0.40时达到峰值,为0.46,相对于原型风力机提高了25.3%;随着弦径比的增大,叶片前缘局部攻角在上风区叶片主要功率输出区减小,流场得到明显改善,有利于提高叶片在主要功率输出区的扭矩系数;随着安装点向叶片尾缘移动,风力机风能利用率先增加后减小,最大风能利用率在安装点位于弦长的62.5%时达到峰值。研究结果对设计高效的小型垂直轴风力机具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 气动特性 数值模拟 弦径比
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B-Spline曲线聚风装置直线翼垂直轴风力机启动性能数值模拟 被引量:2
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作者 李岩 马云飞 +2 位作者 佟国强 杨胜兵 肖振军 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期265-272,共8页
为了提升直线翼垂直轴风力机的启动性能,基于B-Spline曲线生成方法,提出一种具有流线型轮廓的聚风装置,将其分别安装在风轮顶端和底端,用以提升风轮附近的来流风速,使风轮汲取更多风能,达到更易启动的特点.选取聚风装置的5个结构参数进... 为了提升直线翼垂直轴风力机的启动性能,基于B-Spline曲线生成方法,提出一种具有流线型轮廓的聚风装置,将其分别安装在风轮顶端和底端,用以提升风轮附近的来流风速,使风轮汲取更多风能,达到更易启动的特点.选取聚风装置的5个结构参数进行设计:聚风装置与风轮间隙距离ΔL、底圆半径R_(1)、顶圆半径R_(2)、入口角度α_(1)和出口角度α_(2).设计方法采用二次旋转正交组合筛选最优模型,通过三维数值模拟研究聚风装置参数对直线翼垂直轴风力机启动性能的影响,获得了最佳外形参数组合.此外,对有无加装聚风装置的直线翼垂直轴风力机进行了静态三维数值模拟.结果表明,通过添加具有外凸流线型轮廓的聚风装置,直线翼垂直轴风力机的启动性能有显著提升.在风速较低的情况下,性能改善更加明显.聚风装置可使直线翼垂直轴风力机的平均启动力矩系数最大增加38.8%,峰值平均启动力矩系数最大可增加31.2%. 展开更多
关键词 垂直轴风力机 聚风装置 B-Spline曲线 启动性能 数值模拟
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三种流动控制方法对H型垂直轴风力机性能影响的对比分析
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作者 刘永飞 陈微圣 孙晓晶 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期105-115,共11页
采用数值模拟的方法,分别以基于NACA0021和NACA0018翼型表面带吸气缝叶片的升力型垂直轴风力机为二维、三维研究对象,研究叶片表面施加吸气对提高升力型(H型)垂直轴风力机叶片做功性能的效果。通过开展二维模拟研究,探究多吸气缝在叶片... 采用数值模拟的方法,分别以基于NACA0021和NACA0018翼型表面带吸气缝叶片的升力型垂直轴风力机为二维、三维研究对象,研究叶片表面施加吸气对提高升力型(H型)垂直轴风力机叶片做功性能的效果。通过开展二维模拟研究,探究多吸气缝在叶片吸力面上的位置对垂直轴风力机气动性能的影响,并对比研究吸气和吹气这两种常用的主动流动控制方法提升垂直轴风力机风能利用净效率的区别。在此基础上,对叶片表面采用吸气控制的垂直轴风力机进行三维数值模拟分析,并将其获能特性与采用波浪前缘叶片即被动流动控制后的垂直轴风力机的性能进行了比较。结果表明,当多吸气缝位置位于距离叶片前缘10%~15%弦长区域范围内时,能最好地抑制垂直轴风力机叶片表面的流动分离,改善叶片的气动性能。与吹气控制方法相比,叶片表面采用吸气控制后的风力机的风能利用净效率在全叶尖速比下的增幅更加明显;而与波浪前缘控制方法相比,采用吸气控制后风力机风能利用净效率在低尖速比下提升效果更为显著,最大提升幅度可达到140%。该文研究结果表明吸气方式可使垂直轴风力机的效率在较大的运行工况内都有明显提高,与吹气和波浪前缘的方法相比在提升风力机气动性能效果方面更为显著,因此也更具工程应用的潜力和优势。 展开更多
关键词 数值模拟 垂直轴风力机 流动控制 吸气 气动性能
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基于CFD与田口方法的H型垂直轴风力机气动性能优化
6
作者 刘恒序 李全宇 +3 位作者 葛炜 周书敏 于笑难 陈海龙 《新能源进展》 CSCD 北大核心 2024年第6期634-641,共8页
风力机结构优化对提高能源转换效率至关重要。为低成本探究叶片数量(n)、半径(R)、展弦比(μ)和安装角(β)四个结构参数对垂直轴风力机气动性能的影响,采用基于田口方法的正交试验设计和改进的加性模型,确定了使风力机功率输出最大化的... 风力机结构优化对提高能源转换效率至关重要。为低成本探究叶片数量(n)、半径(R)、展弦比(μ)和安装角(β)四个结构参数对垂直轴风力机气动性能的影响,采用基于田口方法的正交试验设计和改进的加性模型,确定了使风力机功率输出最大化的最优设计参数,并进行了CFD数值验证研究。结果表明,利用田口法结合改进的加性模型,能够准确确定最优的参数组合及各因素对其气动性能的影响程度。分析得出在n=3、R=2.5 m、μ=8、β=-3°时,风力机性能最强;而在n=5、R=1.0 m、μ=5、β=0°时性能最弱。与最差构型相比,最优构型的平均功率系数提升了66.12%;四个因素对垂直轴风力机效率的影响程度大小为R>n>β>μ。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 田口方法 特性优化 CFD模拟
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带局部运动表面叶片的H型垂直轴风力机非定常流场的DMD模态分析
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作者 孔震雨 张馨艺 孙晓晶 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期501-510,共10页
该文对采用局部运动表面的方法在小尖速比下改善风力机获能效率的效果进行三维数值模拟计算。结果表明,在低叶尖速比下,风力机叶片表面采用局部运动表面流动控制后能够有效抑制叶片表面的流动分离,显著提升风力机的获能效率。通过动力... 该文对采用局部运动表面的方法在小尖速比下改善风力机获能效率的效果进行三维数值模拟计算。结果表明,在低叶尖速比下,风力机叶片表面采用局部运动表面流动控制后能够有效抑制叶片表面的流动分离,显著提升风力机的获能效率。通过动力学模态分解(DMD)方法分别对原始风力机和叶片表面施加局部运动表面控制的风力机周围流场的速度场进行模态分解,通过分析对比各模态的流场特征,发现叶片施加主动控制后的风力机尾流中脉动场的能量有明显变化:与风力机主频相近的模态能量得到显著降低,单倍主频和双倍主频的模态能量均有所降低且下降幅度达到60%,脉动流场的高能结构得到有效抑制,从而有助于提高风力机气动性能的同时加快其后部尾迹的恢复。 展开更多
关键词 局部运动表面 垂直轴风力机 流场特性 动力学模态分解
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垂直轴风力机叶片翼型选取数值分析
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作者 武旭东 李亮 +1 位作者 王龙 卢小雨 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第9期57-60,共4页
以H型垂直轴风力机为主要研究对象,探索升力型叶片翼型的选取,基于三类九种翼型在风力机运行工况下的仿真结果,分析翼型相对厚度、弯度和翼型种类对于垂直轴风力机风能利用率的影响。通过数值计算分析各因素对于气动性能的影响规律,分... 以H型垂直轴风力机为主要研究对象,探索升力型叶片翼型的选取,基于三类九种翼型在风力机运行工况下的仿真结果,分析翼型相对厚度、弯度和翼型种类对于垂直轴风力机风能利用率的影响。通过数值计算分析各因素对于气动性能的影响规律,分析风轮各叶片周围涡量场的变化,并讨论气动载荷变化的原因。结果表明:翼型相对厚度的在一定范围内的增加可以提升风力机性能;翼型弯度的增加则会造成风力机性能下降;水平轴风力机翼型在垂直轴风力机上难以获得理想性能表现,选取翼型时可优先考虑对称翼型。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 翼型 气动性能 数值分析
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新型Senegal式垂直轴风力机结构优化设计
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作者 李争 赵龙 +2 位作者 张杰 谢奇龙 孙鹤旭 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期609-617,共9页
针对垂直轴风力机风能利用率略低于水平轴风力机的问题,提出一种基于塞内加尔(Senegal)型风机的新型风力机。首先,利用贝塞尔曲线函数对转子叶片的弧度进行优化,并利用SOLIDWORKS软件进行建模,得出4种不同弧度曲线的叶片;其次,利用计算... 针对垂直轴风力机风能利用率略低于水平轴风力机的问题,提出一种基于塞内加尔(Senegal)型风机的新型风力机。首先,利用贝塞尔曲线函数对转子叶片的弧度进行优化,并利用SOLIDWORKS软件进行建模,得出4种不同弧度曲线的叶片;其次,利用计算流体动力学(CFD)模型分别对不同叶尖速比(TSR)下的风能利用率、力矩系数等参数,以及风力机的压力分布图和速度分布图等图表进行对比分析,同时对比其尾流特性;最后,搭建实验平台验证仿真模拟实验的合理性。结果表明,优化叶型有效提高了改良Senegal阻力型垂直轴风力机的风能利用率,A4型叶片具有较高的风能利用率,达到26.31%,相较于A1型风力机提高了约36%。所设计的新型风力机结构具有优越的发电性能,可为垂直轴风力发电机领域的方案设计提供参考。 展开更多
关键词 风能 垂直轴风力机 结构优化 风能利用率 计算流体力学 气动性能
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襟翼对垂直轴风力机性能影响的数值模拟 被引量:28
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作者 徐璋 王茜 +1 位作者 皇甫凯林 钟英杰 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期715-719,共5页
采用能够模拟风力机转子与定子间相互作用的滑移网格技术对NACA0015三叶片直翼式垂直轴风力机进行了二维非定常数值模拟,在此基础上对翼型上、下表面分别加装高度为2%翼型弦长的不同形式襟翼,对4种襟翼改型进行了转矩系数和功率系数的... 采用能够模拟风力机转子与定子间相互作用的滑移网格技术对NACA0015三叶片直翼式垂直轴风力机进行了二维非定常数值模拟,在此基础上对翼型上、下表面分别加装高度为2%翼型弦长的不同形式襟翼,对4种襟翼改型进行了转矩系数和功率系数的研究并与原型进行了对比.结果表明:NACA0015三叶片直翼式垂直轴风力机在尖速比为3.5时达到最大输出功率;内侧格尼襟翼比原型的输出功率最大可提高约4%;流线型襟翼对降低风力机的运行阻力起到一定作用;当尖速比提高到4以后,由于风力机的运行阻力大幅度增加,叶片加装襟翼反而会降低垂直风力机的功率. 展开更多
关键词 垂直轴风力机 格尼襟翼 滑移网格 功率系数 数值模拟
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实度与转动惯量对垂直轴风力机性能的耦合影响 被引量:3
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作者 王旱祥 马文龙 +3 位作者 于洪栋 张金玲 姚明建 张立军 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1244-1251,共8页
当垂直轴风力机结构参数变化时,其实度和转动惯量均随之变化,进而耦合影响风力机性能。为此,以200W垂直轴风力机为研究对象,提出含转动惯量的CFD动态仿真模型,基于湍流模型实验确定使用RNGk-ε湍流模型,分别对不同叶片数、风机半径、叶... 当垂直轴风力机结构参数变化时,其实度和转动惯量均随之变化,进而耦合影响风力机性能。为此,以200W垂直轴风力机为研究对象,提出含转动惯量的CFD动态仿真模型,基于湍流模型实验确定使用RNGk-ε湍流模型,分别对不同叶片数、风机半径、叶片弦长的垂直轴风力机进行仿真,通过垂直轴风力机启动时间判断其启动性能,采用运行时的最大风能利用率判断效率。研究结果表明:小转动惯量有助于减少风力机启动时间,提高启动性能;少叶片数、大半径、大叶片弦长有助于提高风力机稳定时的最大风能利用率,而风能利用率与实度、转动惯量没有明显关系。 展开更多
关键词 垂直轴风力机(vawt) CFD 仿真 实度 转动惯量
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小型垂直轴风力机叶片结冰风洞试验与数值计算 被引量:12
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作者 李岩 刘钦东 +2 位作者 王绍龙 冯放 田川公太朗 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期568-572,586,共6页
利用风洞试验和数值模拟相结合的手段,研究了小型垂直轴风力机叶片在旋转状态下的结冰特性以及结冰后翼型与风力机的气动特性变化,以期为建立较复杂的大型水平轴风力机叶片旋转试验系统和研究其结冰机理、防除冰技术提供参考。试验在东... 利用风洞试验和数值模拟相结合的手段,研究了小型垂直轴风力机叶片在旋转状态下的结冰特性以及结冰后翼型与风力机的气动特性变化,以期为建立较复杂的大型水平轴风力机叶片旋转试验系统和研究其结冰机理、防除冰技术提供参考。试验在东北农业大学自行设计的利用自然低温的结冰风洞中进行,获得了采用NACA0018翼型的小型2叶片垂直轴风力机风轮在5种尖速比下的结冰分布:风力机叶片结冰遍布叶片整个表面,随着尖速比的增大,结冰形状出现不对称性。同时,数值模拟结果表明:叶片结冰后,随着尖速比的增加和结冰量的增多,升力系数降低阻力系数增大的趋势明显,风力机的功率系数也随之下降。分析发现,叶片结冰导致不同旋转角下叶片翼型周围的压力场和速度场发生了不同程度的变化,从而气动特性发生变化,影响了风力机性能。 展开更多
关键词 结冰 垂直轴风力机 旋转叶片 风洞试验 数值模拟
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直线翼垂直轴风力机气动特性研究综述 被引量:23
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作者 李岩 郑玉芳 +4 位作者 赵守阳 冯放 李建业 王农祥 白荣彬 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期368-382,398,共16页
直线翼垂直轴风力机是当前升力型垂直轴风力机的典型代表,凭借着无需对风、结构简单、造型独特等优点在中小型风能利用领域受到越来越多的关注。但由于其气动特性复杂,且研究时间相对较短,尚有许多问题需要研究,还有很广阔的发展空间。... 直线翼垂直轴风力机是当前升力型垂直轴风力机的典型代表,凭借着无需对风、结构简单、造型独特等优点在中小型风能利用领域受到越来越多的关注。但由于其气动特性复杂,且研究时间相对较短,尚有许多问题需要研究,还有很广阔的发展空间。本文以直线翼垂直轴风力机的气动特性研究为对象,介绍了风力机气动特性研究历程、研究现状、主要工作原理,及气动特性分析理论、常用的研究方法,尤其是对如何改善直线翼垂直轴风力机在低风速下的起动特性问题和高转速下的气动特性发挥问题的国内外研究进展进行了分析和总结,并对今后的研究趋势进行了展望。 展开更多
关键词 直线翼垂直轴风力机 气动特性 研究方法 叶片翼型 风轮结构 研究进展
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设计参数对直叶片垂直轴风力机功率系数的影响 被引量:20
14
作者 杨从新 巫发明 +1 位作者 王立鹏 张玉良 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2009年第5期47-50,共4页
基于多流管、双向多流管理论模型,利用MATLAB编程计算垂直轴风力机的功率系数并与实验值进行对比.研究表明:双向多流管理论模型更适合于垂直轴风力机的设计.以此为基础研究尖速比和实度对直叶片垂直轴风力机功率系数的影响,计算显示:尖... 基于多流管、双向多流管理论模型,利用MATLAB编程计算垂直轴风力机的功率系数并与实验值进行对比.研究表明:双向多流管理论模型更适合于垂直轴风力机的设计.以此为基础研究尖速比和实度对直叶片垂直轴风力机功率系数的影响,计算显示:尖速比增加,功率系数先增大后减小,近似成抛物线变化;实度增加,功率系数(效率)先增大后减小,最高效率位置向低尖速比区漂移,高效区范围变小. 展开更多
关键词 直叶片 双向多流管模型 功率系数 垂直轴风力机
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垂直轴风力机动态特性及气动性能 被引量:15
15
作者 高伟 李春 +1 位作者 叶舟 聂佳斌 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2014年第2期146-150,共5页
垂直轴风力机流场属典型的非定常大分离流动,因其气动性能复杂,采用工程气动模型会有较大误差.为了研究垂直轴风力机动态失速与翼型附着涡的形成与发展,针对4种不同厚度的NACA对称翼型系列,基于Fluent软件的滑移网格技术,并选用S-A湍流... 垂直轴风力机流场属典型的非定常大分离流动,因其气动性能复杂,采用工程气动模型会有较大误差.为了研究垂直轴风力机动态失速与翼型附着涡的形成与发展,针对4种不同厚度的NACA对称翼型系列,基于Fluent软件的滑移网格技术,并选用S-A湍流模型和基于压力的Simple算法对H型垂直轴风轮流场进行瞬态CFD计算,得到了风轮旋转中动态失速相位角范围,较好地解释了小叶尖速比下翼型多处于动态失速区的流动机理.同时,提出了升阻系数计算方法,计算得到了该4种翼型系列的叶片扭转力矩、风力机功率和风能利用系数随叶尖速比变化规律.研究结果表明,风力机运行中翼型的动态与静态特性存在较大差别,翼型厚度对风力机扭转力矩、功率和风能利用率具有较大影响.故在进行垂直轴风力机设计时应综合考虑垂直轴风力机的翼型厚度等几何参数与旋转等动态参数对其气动特性的影响. 展开更多
关键词 垂直轴风力机 动态失速 气动性能 叶尖速比 分离流动
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直线翼垂直轴风力机静态叶片结冰的观测与分析 被引量:8
16
作者 杨柏松 李岩 +1 位作者 冯放 李声茂 《可再生能源》 CAS 北大核心 2009年第6期20-23,共4页
设计制作了采用NACA0015翼型的直线翼垂直轴风力机叶片,安装于寒冷地区的室外。冬季,对雨雪等在静止叶片表面的附着情况进行了现场观测。将获得到的叶片表面结霜和结冰(霜状冰和瘤状冰)的观测结果与温度、湿度、风速和风向等气象条件进... 设计制作了采用NACA0015翼型的直线翼垂直轴风力机叶片,安装于寒冷地区的室外。冬季,对雨雪等在静止叶片表面的附着情况进行了现场观测。将获得到的叶片表面结霜和结冰(霜状冰和瘤状冰)的观测结果与温度、湿度、风速和风向等气象条件进行了对比分析,研究了静止叶片表面结霜和结冰的产生机理与气象条件的影响关系。针对翼型表面瘤状结冰情况下翼型改变前后的静态升阻力系数进行了数值模拟计算,分析了翼型改变对升阻力特性和静态特性的影响。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 直线翼 叶片 结冰 静态 数值计算
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涡流发生器布置位置对小型垂直轴风力机气动性能的影响 被引量:2
17
作者 张立军 朱怀宝 +6 位作者 胡阔亮 顾嘉伟 缪俊杰 江奕佳 李想 于洪栋 刘静 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2634-2642,共9页
为提高垂直轴风力机的气动性能,针对小型双叶片H型垂直轴风力机,提出3种涡流发生器在叶片表面安装位置方案。建立风力机整机仿真模型并进行了网格独立性验证。利用ANYSY FLUENT软件对垂直轴风力机进行三维流体力学仿真研究。研究结果表... 为提高垂直轴风力机的气动性能,针对小型双叶片H型垂直轴风力机,提出3种涡流发生器在叶片表面安装位置方案。建立风力机整机仿真模型并进行了网格独立性验证。利用ANYSY FLUENT软件对垂直轴风力机进行三维流体力学仿真研究。研究结果表明:在上风区叶片内表面和下风区叶片外表面加装涡流发生器均可提高叶片的转矩系数,但分析流场显示下风区流场紊乱,下风区叶片外表面加装涡流发生器提升效果变差。3种方案中,叶片内外表面加装涡流发生器时垂直轴风力机风能利用率CP提升效果最好,与原型风力机相比CP提升6.4%。 展开更多
关键词 垂直轴风力机(vawt) 涡流发生器(VG) 布置位置 气动性能 FLUENT软件
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垂直轴风力机主动式变桨距控制规律 被引量:14
18
作者 张立勋 梁迎彬 +2 位作者 尉越啸 李二肖 杨勇 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期2561-2568,共8页
针对定桨距垂直轴风力机启动能力差与风能利用率较低的问题,对主动式变桨距控制方法和规律进行研究,以达到提高风能利用率的目的。以双盘面多流管理论为基础,分析叶片的局部流场,建立风力机的数学模型,并以最大瞬时功率为目标函数设计... 针对定桨距垂直轴风力机启动能力差与风能利用率较低的问题,对主动式变桨距控制方法和规律进行研究,以达到提高风能利用率的目的。以双盘面多流管理论为基础,分析叶片的局部流场,建立风力机的数学模型,并以最大瞬时功率为目标函数设计桨距角优化程序,通过分析获得不同尖速比下的桨距角控制规律。根据CFD模型,对定桨距风力机进行数值模拟,分析不同桨距角下的气动性能;对优化后的控制规律在CFD中进行仿真研究,分析风力机的力学行为和风能利用率。研究结果表明:外偏置桨距角可以提高上盘面的气动性能且在桨距角为4°时获得最大的风能利用率;变桨距控制下的有效力矩区相比定桨距风力机增加了1倍,最大风能利用率也高达39.12%,主动式变桨距控制规律可以明显提高风力机的整体性能。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 主动式 变桨距 风能利用率 CFD
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直径比对组合型垂直轴风力机气动特性影响仿真计算 被引量:7
19
作者 王绍龙 李岩 +1 位作者 和庆斌 谢伟 《可再生能源》 CAS 北大核心 2014年第1期63-67,共5页
与Savonius风轮组合使用是解决直线翼垂直轴风力机启动性不佳的主要手段。Savonius风轮与直线翼垂直轴风力机直径的比值(简称直径比),是影响组合型垂直轴风力机性能的重要因素。为了研究直径比对组合型垂直轴风力机气动特性的影响,对直... 与Savonius风轮组合使用是解决直线翼垂直轴风力机启动性不佳的主要手段。Savonius风轮与直线翼垂直轴风力机直径的比值(简称直径比),是影响组合型垂直轴风力机性能的重要因素。为了研究直径比对组合型垂直轴风力机气动特性的影响,对直径比分别为0.25,0.33,0.5的组合型风力机以及直线翼垂直轴风力机进行仿真计算。计算基于二维定常不可压缩流体的方程,采用标准模型,计算风速为12 m/s。计算包括直线翼垂直轴风力机及3种直径比的组合型风力机的动态输出力矩,同时,对动态输出力矩最优的组合型风力机与直线翼垂直轴风力机的静态启动力矩进行计算与分析。结果表明,组合型垂直轴风力机的最佳直径比为0.5,此时组合型风力机的最大风能利用系数相对于直线翼垂直轴风力机提高了7.1%,平均启动力矩提高了约2倍。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 组合型 直径比 气动特性 仿真
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实度对垂直轴风力机性能影响的风洞试验 被引量:7
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作者 丁国奇 李岩 +2 位作者 王绍龙 谢伟 田文强 《可再生能源》 CAS 北大核心 2013年第9期58-62,共5页
实度是影响垂直轴风力机性能的一个重要参数。采用风洞试验的方法对小型垂直轴风力机风轮实度进行了研究,试验主要以叶片个数和风力机半径这两个参数为研究对象,共设置了6种组合,得到5种不同实度。测试了不同实度下垂直轴风力机在启动... 实度是影响垂直轴风力机性能的一个重要参数。采用风洞试验的方法对小型垂直轴风力机风轮实度进行了研究,试验主要以叶片个数和风力机半径这两个参数为研究对象,共设置了6种组合,得到5种不同实度。测试了不同实度下垂直轴风力机在启动后的低转速阶段的力矩和功率特性,分析了实度对垂直轴风力机输出性能的影响。分析结果表明,在风力机半径相同的情况下,实度最小的风力机的最大力矩系数和功率系数最大;实度相同时,风力机获得最大力矩系数的尖速比基本相同,实度越小,获得最大力矩系数的时间越晚。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 实度 力矩系数 功率系数 风洞试验
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