干扰气流对Φ型风力机气动特性影响研究

在升力型立轴风力机的叶片旋转一圈中,两方位角叶片的攻角为零,产生为负值的刹车力矩,需要消耗其他叶片的正功来克服此力矩,进而降低了风力机整体性能。提出采用干扰气流来改善零攻角区域叶片周围流场,进而提高升力型立轴风力机气动性能的新方法。以美国Sandia国家实验室旋转直径2 m的Φ型风力机为研究对象,基于多流管模型,分析干扰气流对位于赤道半径R、0.8R和0.6R叶素的攻角、切向力、法向力的影响规律。计算结果证明,在干扰气流的影响下,两零攻角方位角的攻角、切向力和法向力均有明显提高;在180°旋转角,叶素的攻角、切向力以及法向力增幅,随着旋转半径的减小而增大。以上研究结果证明干扰气流有效地改善了零攻角区域叶片的气动特性。

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。

基于φ型垂直轴风力机的风力致热装置设计

以三叶片、抛物线形状叶片、NACA0015翼型的φ型垂直轴风力机为研究对象,选用搅拌液体风力致热装置,设计出垂直轴风力机设计流程图和一种在8m/s风速时额定功率为2kW的风力致热系统,以建立的数学模型,通过力矩和功率的匹配计算,确定搅拌器直径等相关参数,依据最优匹配数学模型计算出搅拌液体致热装置其它的参数。该风力致热装置简单可靠、致热效率高,能为工农业生产和家庭供热采暖提供中、低品味的热能,并为风能的应用和发展拓展新思路。