在清潔能源中,開發(fā)較為成熟的是風(fēng)能發(fā)電和太陽能發(fā)電技術(shù),這兩項(xiàng)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于海上交通工具。本文通過參考市場現(xiàn)行的風(fēng)機(jī)種類,選用發(fā)電功率以及風(fēng)機(jī)尺寸較為接近的水平軸和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),使用流體分析軟件研究這兩類風(fēng)力機(jī)的使用性能,以NACA4412翼型為基礎(chǔ)翼型,對風(fēng)輪直徑在1～1.2 m范圍的水平軸和垂直軸風(fēng)力機(jī)進(jìn)行建模及有限元分析。得到兩類風(fēng)機(jī)在2～10 m/s風(fēng)速范圍內(nèi)的氣流狀況、輸出功率和空氣阻力,并結(jié)合中小型船舶實(shí)際運(yùn)載情況,針對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)選型提出參考意見。

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【部分圖文】：

圖1船舶風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)流程圖

船舶風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工作流程如圖1所示，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池陣列組成各自的發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)出的電流通過風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器為蓄電池充電，蓄電池可以直接為直流負(fù)載供電，也可以將直流電逆變?yōu)榻涣麟姽┙o交流負(fù)載使用。1.2垂直軸以及水平軸風(fēng)力機(jī)特點(diǎn)

圖2豎直軸（左）和水平軸（右）風(fēng)力機(jī)模型

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，采用Profili軟件生成所需翼型，并使用Solidworks三維建模進(jìn)行模型的繪制，如圖2所示，分別為水平軸風(fēng)力機(jī)與垂直軸風(fēng)力機(jī)的三維模型，圖中透明區(qū)域是用于有限元分析所使用的旋轉(zhuǎn)區(qū)域。其中水平軸風(fēng)力機(jī)采用的是3葉片結(jié)構(gòu)，垂直軸風(fēng)力機(jī)采用的是5葉片結(jié)構(gòu)。3有限元....

圖3水平軸風(fēng)力機(jī)軸向速度云圖

如圖3、圖4所示，可以觀察到在風(fēng)速10m/s時(shí)兩類風(fēng)機(jī)周圍的氣體流動(dòng)情況，具有較高風(fēng)速的氣流經(jīng)過風(fēng)機(jī)區(qū)域時(shí)，其所攜帶的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為風(fēng)機(jī)的機(jī)械能，推動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并在風(fēng)機(jī)附近出現(xiàn)了低風(fēng)速區(qū)域。通過流動(dòng)跡線可以觀察到由于達(dá)里厄H型這類垂直軸風(fēng)力機(jī)選用的尖速比較其他阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)....

圖4垂直軸風(fēng)力機(jī)徑向速度云圖

圖3水平軸風(fēng)力機(jī)軸向速度云圖3.2輸出功率

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