Savonius風力機葉片主要參數優(yōu)化設計研究.pdf

1、隨著社會的不斷進步，世界能源需求一直呈增長狀態(tài)，但能源總量畢竟有限，長遠下去能源的存儲必然不能滿足能源的需求，可見能源危機是我們亟待解決的問題。鑒于我國當前的能源結構現(xiàn)狀，大力發(fā)展清潔能源勢在必行。水平軸風力機依靠較高的風能利用系數，占據著風能發(fā)電的主要市場地位，但是在低風速下難以啟動、在高風速時葉片的抗壓能力不足成為制約水平軸風力機發(fā)展的因素。與之相對的垂直軸風力機，盡管風能利用系數不高但是風機具有結構穩(wěn)定、啟動性能好的優(yōu)點，受到人們

2、的關注。
　　文中對Savonius風力機葉片的主要參數對風力機氣動性能的影響開展了實驗及數值模擬計算研究，從而對Savonius風力機葉片參數優(yōu)化設計。首先基于內蒙古工業(yè)大學B1/K2低速風洞的實驗條件，搭建葉片表面壓力風洞測試實驗平臺，利用多點同步測壓技術，對多組葉片的不同旋轉角度進行葉片表面壓力測試。所測葉片的特征參數除涉及原有的高徑比、重疊比等以外，又引入一種新的優(yōu)化參數彎度，該參數介于機翼理論的基礎下提出的，即將翼型中弧

3、線至弦線的最大垂直距離與弦線長度的比值定義為彎度。依據測試結果得出重疊比、高徑比、彎度等對Savonius風力機的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)彎度為0.3、0.4、0.5的三種測試葉片中，彎度為0.3的葉片性能較好；高徑比為2、3、4的三種測試葉片形式中，高徑比為4的葉片性能較突出；重疊比0.2、0.3、0.4的三種測試葉片中，重疊比為0.2的葉片性能較優(yōu)。
　　然后依據實驗的結論，引入數值模擬研究方法，對彎度參數的影響進行細化分析。通過運用計

4、算流體動力學(CFD)的方法，對彎度為0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5的六種不同葉片的Savonius風力機進行了數值模擬研究。對數值模擬的扭矩結果進行分析，得出彎度對于風能利用系數的影響規(guī)律，將其擬合為一個多項式并取極值，發(fā)現(xiàn)在彎度為0.3614時Savonius風力機具有最高的風能利用系數。結合數值模擬中葉片附近速度場和壓力場分布情況，對彎度的影響機理進行分析。分析得出減小彎度可以減少對氣流的阻礙作用，使得葉片的