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《小型水平軸風力機葉輪流場的數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、學術論文RESEARCH小型水平軸風力機葉輪流場的數(shù)值模擬NumericalSimulationofSmallHorizontal．AxisWind1[、lrbineRotor西北工業(yè)大學翼型、葉柵空氣動力國防科技重點實驗室王靜靜趙旭葉忱【摘要】應用基于Betz理論的工程算法設計了600W和2kW的水平軸風力機，并采用CFD軟件Fluent對風力機葉輪的流場進行了數(shù)值模擬，得到的風力機功率與風洞試驗結果吻合良好，說明LES湍流模型和自適應網(wǎng)格在小型水平軸風力機的數(shù)值模擬中的精確度較高。數(shù)值模擬同時顯示了風力機
2、流場的壓力分布，對葉片的流動分離進行了分析討論。關鍵詞：小型水平軸風力機葉輪大渦模擬自適應網(wǎng)格lABSTRACTlA600Wand2kWhorizontalaxialwindturbinearedesignedbasedontheengineeringa1．gorithmBetz．ThenumericalsimulationofflowfiledforwindturbinerotorismadebyusingFluent．Thecalculatedwindturbinepowercompareswellwit
3、htheexperimentaldata，andtheinfluencesofLESandadaptivemeshonnu-mericalsimulationresultsarealsostudied．Theresultsofpressuredistributionandseparationflow—fieldaroundthebladesectionaresimulated．Keywords：SmallsizeHorizontal-axiswindtur-bineRotorNumericalsimulati
4、onAdaptivemesh風力機是將自然界的風能轉換成機械能并獲得電能的裝置。水平軸風力機風輪氣動性能對整個風力機的運行特性和使用壽命起決定作用，因此對風力機氣動性能的預測至關重要。對于大型風力機的氣動性能已經(jīng)有了大量的數(shù)值與風洞試驗模擬【1也】，而小型水平軸風力機由于其雷諾數(shù)量級為105，屬于層流和湍流的過渡區(qū)，流動特性及其復雜，國內(nèi)外研究尚少。利用數(shù)值模擬手段，可以獲取葉片的氣動性能，而且成本要遠低于風洞試驗。本文以實際風力機為研究對象，探索適合小型水平軸風力機的數(shù)值模擬方法及其相關設置。1基于Betz
5、理論的葉片設計在Betz基本理論的基礎上，文獻[3]通過實踐總結出了一套設計風力機的經(jīng)驗公式，可以為從事風力機、風力發(fā)電機的設計者提供設計的依據(jù)。具體設計過程為：(1)根據(jù)風力機的有效功率，求出風輪掃掠面積和風輪直徑；(2)選定風力機葉片數(shù)；(3)根據(jù)葉尖速比，計算風輪轉速；4．選定葉片剖面翼型，計算葉片不同半126航空制造技術·2013年第1／2期徑處的葉片弦長，公式如下：風輪葉片掃掠面積S：^，S2面孓1’e而，(1)風輪轉速n：n-器，(2)葉片不同半徑■處的葉片弦長厶：厶=等，(3)式中，Ⅳe為風力機
6、有效功率，K為單位換算系數(shù)，c。和Ct分別為空氣高度和濕度密度修正系數(shù)，v和R分別為風速和風輪半徑，r／和k分別為風力機全效率和葉片數(shù)，cc和G分別為葉片形狀參數(shù)和升力系數(shù)。應某公司實際需求，本文設計了600W和2kW的風力機。600W風力機的風速為lOm／s，模型參數(shù)為：葉片數(shù)3，葉尖速比6，風輪直徑1．8929m，轉速605r／min，選擇NACA4412翼型。雷諾數(shù)范圍為7．30×104。1．83×105。2kW風力機的風速為11．3m／s，模型參數(shù)為：葉片數(shù)3，葉尖速比6，風輪直徑2．8771m，轉速
7、405．066dmin，選擇NACA4412翼型。雷諾數(shù)范圍為1．14×105。3．12×105。葉片截面參數(shù)見表1。表1截面幾何參數(shù)蕊勰——嬲圖霾醢圈煳蘸圈黼疆嬲耀圈翻麟目蛘一1．00-2．07000．0423--2．0700O．06430．9l一1．4701O．0473一1．470I0．07190．8l-0．67020．0532-0．6702O．08090．72O．22990．05680．2299O．0863O．631．53010．06001．53010．09120．543．22990．06743．229
8、9O．10250．455．22970．0r7395．22970．11230．368．22990．08708．22990．1323O．2713．2304O．104713．23040．15910．1819．72990．118319．7299O．17980．0923．73020．093423．7302O．1420由于流動區(qū)域有層流也有湍流，而Fluent提供的模型均不能準確模擬，為尋找一種較準確的數(shù)值模型
