颗粒堆积型多孔介质内弯曲流道毛细管束模型的研究

本文建立了基于弯曲流道的颗粒堆积型多孔介质内流体流动的毛细管束模型,并在低雷诺数、低空隙率范围内对颗粒层多孔介质内的渗透率、阻力特性等进行了研究,结果表明弯曲流道毛细管束模型适合于计算颗粒层多孔介质内流体流动。

基于双多流管模型的同步变桨垂直轴风力机特性分析

针对基于叶素理论对同步变桨垂直轴风力机进行性能分析的问题,研究了叶素理论和双盘面多流管模型,阐述了这些模型所做的假设和所适用的领域.分析了双盘面多流管模型的流管宽度特征,指出了该特征即为其在运算中出现不收敛现象的原因,针对该特征进行了改进后,可以明显改善运算不收敛现象并且提高计算速度.对同步变桨垂直轴风力机进行了理论分析,验证了其近似最优特性,得出了其性能在尖速比0.6附近最优的结论.进行了风力发电实验,理论结果与实验数据的对比验证了改进方法的可行性.

智能变桨垂直轴风力发电机的变桨规律设计

前期制作了一台智能变桨垂直轴风力发电机样机,经自然条件下的发电实验发现,该样机只能在小于1.0的低尖速比范围内运行,无法成功自起进入高尖速比运行区。对此,经过深入的理论分析发现智能变桨垂直轴风力发电机的两个问题:一是风力机仅凭某一尖速比下的最优变桨规律无法自起;二是最优变桨规律中存在不连续现象,具有不可实现性。通过建立整体的变桨规律曲面,人工修正变桨规律中的不连续部分,对最优变桨规律进行改进设计。最后采用双多流管理论对所设计的变桨规律进行力矩特性分析和发电预测,分析显示采用该变桨规律的垂直轴风力机能够可靠自起且高效发电。

垂直轴风力机气动性能分析与数值模拟研究

先采用叶素理论对垂直轴风力机叶片受力进行静态的分析,然后采用多流管理论计算出叶尖速比与功率的关系曲线,最后采用滑移网格技术对风力机进行了数值模拟,得到的功率与用多流管理论计算的结果吻合较好.

H型垂直轴风力机气动设计参数分析

采用多流管模型分析了H型垂直风力机展弦比和实度对其功率系数的影响,并对叶片旋转过程中攻角随尖速比的变化进行了分析。结果表明,在H型垂直风力机气动设计中展弦比为15时,其最大功率系数为展向无限长时的最大功率系数的88.0%;而实度在0.1~0.3时最大功率系数较大。

双致动盘多流管修正模型在直叶片垂直轴风力机气动计算中的应用

系统地阐述了叶素-动量理论在直叶片垂直轴风力机单流管、多流管、双致动盘-多流管气动模型中的应用方法。并根据水平轴风力机叶素动量模型的推导思路,将风轮叶片的切向速度诱导因子引入垂直轴风力机的经典双致动盘-多流管气动模型中加以修正,建立了相应的气动计算模型并用程序仿真实现。与美国Sandia国家实验室的数据进行了对比分析,其气动载荷计算结果与相应实验与模拟结果符合较好,验证了该修正模型的实用与可行性。

5kW垂直轴风力机的气动性能分析

为了改善垂直轴风力机风轮流场的气动性能,分别利用双盘多流管模型及2维N-S方程的数值模拟方法对5kW垂直轴风力机的气动性能进行预测.两种方法得出的功率系数随叶尖速比变化相差不大,两种方法均可行.前者得出风轮上风区域和下风区域的流动阻滞效应随转子实度的增大而增强,且在下风区域表现的更为明显;后者得出在叶尖速比较低的情况下,风力机叶片周围有明显的涡脱落现象,在同一个叶尖速比下叶片转动到不同位置时风力机尾流速度场变化不大.

φ型风力机空气动力学特性研究

本文采用均匀多流管模型和多流管模型,建立了基于Troposkien曲线的Φ型垂直轴风力机气动性能的计算方法和程序。在多流管模型中加入了附加阻力系数修正和动态失速修正,提高了计算精度。分析了流管数目对流管模型计算结果,以及实度和高径比对Φ型风力机空气动力学特性的影响。