小型H型垂直轴风力机变桨机构的优化设计与试验

为解决现有垂直轴风力机风能利用率较低的问题,以获得风轮最大切向力为目标,分别获得了风轮上风区和下风区叶片的最佳理论攻角为8°和-8°,计算出了叶片一周桨距角调节策略。在此基础上,采用随机方向法对双曲柄变桨机构进行了优化设计,得到了不同叶尖速比下变桨机构的参数组合。为验证垂直轴风轮变桨机构的合理性,以叶尖速比2为例,利用ADAMS软件对变桨机构模型进行了运动学特性仿真,并采用旋转测角法对叶片桨距角变化曲线进行了数据拟合,计算结果显示:实际桨距角变化曲线与理想变桨曲线的贴合程度较高。风洞试验进一步证明:所设计的变桨距垂直轴风力机具有更好的自启动性能,且在现有风速下比定桨距垂直轴风力机的发电效率至少提高了7.86%。

垂直轴风轮阻力型支撑杆研究

为了研究阻力型支撑杆对垂直轴风轮自启动性能和风能利用率的影响,分析了阻力型支撑杆的气动特性,获得了顺风区和逆风区作用在支撑杆上的相对风速分布。在此基础上,理论对比了圆形、V形外凸圆和V形内凹圆三种截面支撑杆各自旋转一周的平均输出转矩,分析显示,V形内凹圆截面支撑杆组成的风轮具有较好的自启动能力和稍高的风能利用率。为进一步验证理论计算结果,通过数值模拟计算了以上三种截面支撑杆各自在不同转速下的平均输出转矩。仿真结果表明:与传统的圆形截面支撑杆相比,V形内凹圆截面支撑杆能改善垂直轴风轮的自启动能力,可使风能利用率提高3.44%,这与理论分析结果吻合较好。

翼缝形状对垂直轴风力机翼型气动性能的影响

为延迟翼型附面层分离,提高翼型的气动性能,针对一种垂直轴风力机对称翼型NACA0012,提出3种弧形开缝方案和3种弧形与直线形相组合的开缝方案。针对常规翼型建立仿真模型并验证网格无关性,得到最佳网格数目为4.6×10^4个。利用ANYSYFLUENT软件对翼型进行二维流体力学仿真,求得其临界攻角下翼型的压力系数分布,得出最佳的开缝位置为1/8c;以获得最大升阻比为目标函数,得到最佳的弧形半径为8%c;提出采用直线与弧形相组合的开缝方案,解决弧形翼缝迎风端与来流风速方向之间不匹配问题。研究结果表明:当叶尖速比λ超过3.5时,T-line-arc为最佳开缝方案;当叶尖速比λ小于3.5时,T-line为最佳开缝方案;当λ为2.0时,采用对称开缝翼型,叶片失速区范围下降61.5%。

动态失速下H型垂直轴风力机实时变桨控制规律

针对垂直轴风力机风能利用率低、自启动能力弱的问题,以1 kW H型垂直轴风力机为研究对象,通过对比美国Sandia国家实验室动态失速下测得的风力机实验结果与风洞静态实验结果,分析动态失速对桨距角调节的影响规律;以风轮的最大切向力为目标,得到垂直轴风力机在上风区和下风区的最佳理论攻角分别为14.8°和-14.8°。为使风轮在旋转过程中维持在最佳攻角附近,基于双致动盘多流管理论进行Matlab编程计算,建立风轮工作状态下的受力模型,获得垂直轴风力机在各个方位的桨距角。通过对0°和180°方位角下的桨距角进行修正,给出垂直轴风力机1周变桨距规律。最后,利用双致动盘多流管理论对提出的变桨控制规律进行理论验证。研究结果表明:利用该变桨距规律得到的风能利用率可以由34.6%提高到42.8%。

涡流发生器对垂直轴风力机翼型气动性能的影响

为推迟翼型的边界层分离,改善叶片的气动性能,提出一种在H型垂直轴风力机对称翼型NACA0012叶片表面上加装涡流发生器的设计方案。利用FLUENT软件对翼型进行三维流体力学仿真,采用正交试验设计法,研究涡流发生器的高度、安装角度和安装位置这3个设计参数对翼型气动性能的影响。研究结果表明:最佳的涡流发生器高度为6.5 mm、安装角度为18°、安装位置为0.1c(c为叶片弦长),过大或者过小的涡流发生器高度和安装角会降低翼型的升力系数和升阻比;安装位置靠近翼型前缘可增大翼型的临界攻角,但会给翼型带来较大阻力;加装涡流发生器后,对称翼型叶片失速区范围减小40.3%。

计及风剪效应的垂直轴风力机叶片倾角优化

风剪效应易使垂直轴风力机叶片受到的载荷不均匀,造成叶片产生振动及疲劳损坏。针对一种1. 5 MW H型对称翼垂直轴风力机,采用双致动盘多流管理论分析不同倾角下对应叶片的受力情况;以叶片倾角优化前后的风功率相等为目标函数,对叶片倾角进行优化计算。提出采用方差评价叶片受力不均的衡量方法。结果表明:风轮运行一周过程中,风剪效应对叶片载荷的影响主要集中在法向力载荷上。对于该1. 5 MW风力机,最优叶片倾角为-7°。经过倾角优化后,一周内表征受力不均匀的最大方差由1. 53降到0. 96,方差平均值由0. 66降到0. 52,垂直轴风力机叶片受力情况得到明显改善。

H型垂直轴风力机变桨机理研究进展

从动量模型、数值计算和测试试验等3方面介绍目前H型垂直轴风力机的变桨距研究方法,给出各类分析方法的优点和不足。着重围绕机械传动变桨和液压传动变桨2方面阐述垂直轴风力机的变桨距实现方案,指出现有中小型垂直轴风力机在整体响应时间、1周实时变桨、下风区流场计算及动态失速下可靠变桨等方面存在的难点。最后对未来变桨距垂直轴风力机的发展趋势进行展望。

垂直轴风力机叶片改进动态失速模型

为研究垂直轴风力机叶片在动态失速下的气动性能,结合风力机的实际工作情况对常用动态失速模型——B-L模型和MIT模型进行了修正。以Sandia实验室17 m垂直轴风力机为例,计算了风力机叶尖速比分别为2.33和3.09时叶片的动态切向力系数和动态法向力系数。研究结果显示:MIT修正模型对风力机上风区的切向力系数和下风区的法向力系数的预测精度较高;B-L修正模型对风力机上风区的法向力系数和下风区的切向力系数的计算结果与实验数据较一致。

H型垂直轴风力机气动参数对主轴偏振效应的影响

针对1种1.5 MW H型对称翼垂直轴风力机(VAWT),采用双致动盘多流管理论,分析主轴偏振效应的产生机理,提出采用变差系数来衡量主轴合成力的振荡程度,并对不同风力机参数对偏振效应的影响进行分析。研究结果表明:风力机叶片在旋转1周范围内产生的气动力合成到主轴位置上后不能互相抵消,发生振荡且作用方向不定;对于大型垂直轴风力机,风剪效应的存在有利于降低主轴偏振效应;在H型垂直轴风力机气动设计中,当叶片数为3片时,主轴振动幅度最小;当高径比为0.5088时,主轴振动幅度最小;当展弦比为14.2015时,主轴振动幅度最小。

血液透析治疗狼疮性肾炎肾功能衰竭的临床效果观察

狼疮性肾炎是系统性红斑狼疮的并发症,表现为肾脏功能受损,严重者可导致肾功能衰竭,临床通常采用血液透析治疗,以减轻炎症反应。本文比较高通量血液透析与常规血液透析在治疗狼疮性肾炎肾功能衰竭中的效果,现报告如下。1资料与方法1.1临床资料选取2019年1—12月我院收治的184例狼疮性肾炎肾功能衰竭患者,均于我院确诊,均在签署同意书后全程配合实验,未见中途脱离实验、死亡情况;排除由其他原发性疾病导致肾功能衰竭者、患有重大器官恶性肿瘤者、其他器官功能衰竭者、存在意识障碍和认知功能异常者。

促红素联合铁剂治疗肾性贫血的疗效观察

慢性肾病患者由于各项机能处于下降趋势,造成患者体内促红素不断流失而出现肾性贫血,表现为乏力、贫血等症状,如不及时治疗,会威胁患者生命安全。本文分析促红素联合铁剂治疗肾性贫血的疗效,现报告如下。1资料与方法1.1临床资料选取2019年5月至2020年5月于我院就诊的肾性贫血患者50例,按照随机分配法将其分为常规组与观察组,每组各25例。

我从《论语》汲取的学习小体会

1．“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”孔子说过，（事业和学问）懂得它的人不如喜爱它的人，喜爱它的人不如以它为乐趣的人。可见兴趣确实是学习不竭的动力源泉。不论是哪一门功课，每个人都会有属于自己学习的三个层次，但是只有以之为乐的人，才能真正学好它。我平时在学习中，经常督促自己做到课前预习，找出重点难点疑问；积极参与课堂活动；认真思考问题，