H-VAWT设计参数对其叶尖损失的影响

为了探讨在H-VAWT叶片上增加叶尖小翼或增大展弦比对风力机整体气动性能的作用和影响,计算和分析研究了不同设计参数对其叶尖损失的影响.首先以有限展长H-VAWT的气动性能为基准,将无限展长H-VAWT与之相比较所得到的气动性能的相对差值来分析设计参数—实度和翼型对其所生成的H-VAWT叶尖损失的影响,又通过比较不同展弦比所生成的H-VAWT的气动性能,分析总结了展弦比对H-VAWT叶尖损失改进的效果.结果表明:无论生成H-VAWT的设计参数(实度和翼型)如何,当H-VAWT工作在较高尖速比下(λ≥1.60),更适合使用改善叶尖损失的措施来改善H-VAWT的气动性能;当H-VAWT实度比较大(σ≥0.96)或生成H-VAWT的翼型较厚时,有必要增加叶尖小翼或加大叶片展弦比来减少叶尖损失的不利影响,改善H-VAWT气动性能;加大叶片展弦比对H-VAWT气动性能的改善是有限的,基于设计要求及其他几何参数的限制,H-VAWT展弦比在5≤μ≤20范围内较合适.

叶片安装角对H型垂直轴风力机气动性能的影响研究

通过对直叶片垂直轴风力机在不同翼型、尖速比和实度组合状态下改变其叶片安装角得到的模型进行流场计算,总结以上3种情形下不同安装角对直叶片垂直轴风力机气动性能的影响:在以上3种情形下,负安装角对其气动性能不利;最佳气动性能安装角为1°~3°;安装角对其性能的影响相对有限(NACA0015,尖速比λ=1.5时,功率系数CP值从31.3%增加到34.5%),翼型厚度对气动性能的影响较大(21%厚度翼型,其C_P值约为40%),欲得到更好的CP值,最好通过改变翼型或增加翼型厚度来实现;当叶片翼型的相对厚度较小或工况为高尖速比下时,有必要通过改变安装角改善风力机的性能。

翼尖小翼对H型垂直轴风机气动性能的影响研究

为探究翼尖小翼对H型垂直轴风机气动性能的影响规律,采用数值仿真方法,应用商业CFD软件Fluent计算并分析了翼尖涡流对不同展弦比叶片平均升力的影响。同时,用数值仿真方法分析了安装翼尖小翼前后翼尖涡流和叶片升力大小的变化,并通过试验对计算结果进行验证。研究结果表明,H型垂直轴风机叶片的展弦比越小,叶片升力受翼尖涡流的影响越明显;翼尖小翼适用于小展弦比的H型垂直轴风机,可有效削弱翼尖涡流的不利影响,增大叶片升力、提高叶片效率。

考虑小攻角影响H型风轮变桨方法研究

升力型立轴风轮叶片气动特性随方位角变化而变化,可通过变桨来改善。与传统变桨思路相反,采用在小攻角区域大角度变桨,在大攻角区域小角度变桨,以重点改善小攻角区域性能为出发点来提高风轮整体性能的变桨思路。以NACA0012翼型2 m高和2 m旋转直径的两叶片H型风轮为研究对象,基于双盘面多流管模型,分析和比较在最佳尖速比5时变桨前后攻角、切向力系数、能量密度的分布及其变化规律,验证新变桨方案效果。研究结果表明:变桨后上盘面攻角、切向力系数、能量密度的高性能覆盖面积明显增大。在上盘面,攻角和切向力系数呈梯形分布;在下盘面原极大值两侧形成了新的更大的极大值区域,攻角呈W分布,切向力系数呈M分布。

风切变对大型H型垂直轴风机叶片受力状况影响的研究

简要描述了风切变产生的原因以及对风速的影响,以实例计算了风切变对大型H型垂直轴风机叶片受力状况的不利影响,针对此问题提出了叶片安装倾斜角δ的概念,以实例证明了最佳安装倾斜角的存在,并推导了安装倾斜角的计算方程组。

基于双盘面多流管模型立轴风轮变桨方法研究

叶片旋转一周,攻角随方位角近似呈正弦曲线变化,力矩随之上下波动。传统变桨重在改善最大攻角对应方位角的叶片性能,且改善程度随攻角减小而减弱。提出在小攻角区域采用大桨角,在大攻角区域采用小桨角,重点改善小攻角区域性能的变桨思路。以采用NACA0012,高2 m和旋转直径2 m的两叶片H型风轮为研究对象,基于双盘面多流管模型,分析变桨方案下尖速比分别为4.5和5时,攻角、切向力系数、转矩和风能利用系数的变化规律。研究结果表明新变桨方案下小攻角区域的攻角、切向力系数、转矩,较定桨方案均有明显提高;增大了高性能区域范围,缩小低性能区域;风能利用系数在尖速比5时提高了18.9%。计算结果与试验结果及文献计算结果均吻合良好,证明了计算结果具有一定的精度。