離網(wǎng)小型風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)具有結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)因而被研究者們關(guān)注，但是對(duì)于阻力型風(fēng)力機(jī)的研究，大多集中于具有兩葉片、單層排列的S型或相似結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)，而對(duì)于具有多葉片、多層排列的復(fù)雜風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪結(jié)構(gòu)鮮有研究。因此，本文的研究基于實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)的一臺(tái)具有內(nèi)、外兩層葉片的阻力型風(fēng)力機(jī)，結(jié)合數(shù)值模擬和正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，研究風(fēng)輪結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)風(fēng)力機(jī)性能的影響，主要完成以下幾個(gè)方面的工作：
　　利用ANSYS-FLUENT分析軟件，對(duì)不同風(fēng)速、葉尖速

2、比下風(fēng)輪在不同位置處的流場(chǎng)分布、風(fēng)輪扭矩隨轉(zhuǎn)角變化以及功率系數(shù)隨葉尖速比變化規(guī)律進(jìn)行研究。同時(shí)，從氣流速度、氣流壓力以及渦流分布三個(gè)方面研究氣流對(duì)內(nèi)葉片凹、凸面上壓力系數(shù)以及風(fēng)輪功率系數(shù)的影響規(guī)律。分析發(fā)現(xiàn)：風(fēng)輪的扭矩每隔120?完成一個(gè)周期變化，與風(fēng)輪內(nèi)部流場(chǎng)的變化周期一致；風(fēng)輪的功率系數(shù)在尖速比為0.8左右時(shí)最大；風(fēng)速和尖速比對(duì)渦流分布及渦流量影響較大，而內(nèi)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(guān)。
　　在來(lái)流

3、風(fēng)速為V?10 m s，葉尖速比為?=0.8的情況下，對(duì)不同的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行氣動(dòng)性能分析，確定正交試驗(yàn)因素水平的范圍，利用正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)風(fēng)輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：風(fēng)輪的功率系數(shù)有一定的提高，最高達(dá)到了0.182。
　　對(duì)優(yōu)化后的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)建模并在不同風(fēng)速下進(jìn)行流-固耦合分析，同時(shí)考慮慣性載荷的影響，得到風(fēng)輪在不同風(fēng)速下運(yùn)行時(shí)的應(yīng)力分布及位移變形情況。在此基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有預(yù)應(yīng)力、無(wú)預(yù)應(yīng)力的模