離網(wǎng)小型風力機氣動性能分析及結構優(yōu)化.pdf

1、垂直軸阻力型風力機具有結構上的優(yōu)勢因而被研究者們關注，但是對于阻力型風力機的研究，大多集中于具有兩葉片、單層排列的S型或相似結構的風力機，而對于具有多葉片、多層排列的復雜風力機風輪結構鮮有研究。因此，本文的研究基于實驗室自主設計的一臺具有內、外兩層葉片的阻力型風力機，結合數(shù)值模擬和正交試驗優(yōu)化設計方法，研究風輪結構參數(shù)變化對風力機性能的影響，主要完成以下幾個方面的工作：
　　利用ANSYS-FLUENT分析軟件，對不同風速、葉尖速

2、比下風輪在不同位置處的流場分布、風輪扭矩隨轉角變化以及功率系數(shù)隨葉尖速比變化規(guī)律進行研究。同時，從氣流速度、氣流壓力以及渦流分布三個方面研究氣流對內葉片凹、凸面上壓力系數(shù)以及風輪功率系數(shù)的影響規(guī)律。分析發(fā)現(xiàn)：風輪的扭矩每隔120?完成一個周期變化，與風輪內部流場的變化周期一致；風輪的功率系數(shù)在尖速比為0.8左右時最大；風速和尖速比對渦流分布及渦流量影響較大，而內葉片凹、凸面上壓力系數(shù)的變化跟渦流量及渦流位置又密切相關。
　　在來流

3、風速為V?10 m s，葉尖速比為?=0.8的情況下，對不同的風輪結構進行氣動性能分析，確定正交試驗因素水平的范圍，利用正交試驗優(yōu)化設計方法，對風輪進行結構優(yōu)化。對優(yōu)化后的結構進行分析，結果表明：風輪的功率系數(shù)有一定的提高，最高達到了0.182。
　　對優(yōu)化后的風輪結構建模并在不同風速下進行流-固耦合分析，同時考慮慣性載荷的影響，得到風輪在不同風速下運行時的應力分布及位移變形情況。在此基礎上，對風輪結構進行了有預應力、無預應力的模