【摘要】：為了提高直線翼垂直軸風力機的風能利用率,本研究設計了一種安裝在直線翼垂直軸風力機上下兩端的圓臺形聚風裝置。利用該裝置來收集更大面積的來風,提高流入風輪的風速,以此來提高風力機的輸出功率。為了驗證聚風裝置的有效性,探明聚風裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)對直線翼垂直軸風力機輸出功率的影響,進行了風洞實驗研究。根據(jù)實驗條件,設計制作了一臺直線翼垂直軸風力機模型,風力機的葉片翼型采用NACA0018,葉片個數(shù)為4,葉片高度為0.5m,風力機直徑為0.6m。針對該風力機模型設計制作了一套圓臺形聚風裝置,其主要參數(shù)包括：兩種圓臺角度為20。和30。；三種圓臺直徑為0.4m,0.6m,0.7m；三種圓臺形聚風裝置與風輪間距為Om,0.02m,0.04m。實驗風速為6m/s和l0m/s。實驗在東北農(nóng)業(yè)大學工程學院的低速風洞中進行,在本實驗條件下得到了以下主要結(jié)論： (1)圓臺形聚風裝置在一定結(jié)構(gòu)參數(shù)下能夠有效提升直線翼垂直軸風力機功率系數(shù),最多提高24%； (2)圓臺形聚風裝置與風輪間距對直線翼垂直軸風力機的輸出功率影響較大,當間距為0.02m時,風力機輸出功率的提升相對顯著； (3)當圓臺形聚風裝置直徑等于風輪直徑時,直線翼垂直軸風力機輸出功率的提升相對顯著,圓臺直徑大于風輪直徑時,提升效果相對減弱,圓臺直徑小于風輪直徑時時,風力機功率系數(shù)減小； (4)在風速為6m/s條件下,聚風裝置圓臺角度為20。時,風力機輸出功率提升較明顯,在風速為10m/s條件下,聚風裝置圓臺角度為30。時,風力機輸出功率提升較明顯。 除了上述的研究內(nèi)容外,本研究還對直線翼垂直軸風力機的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了風洞實驗研究,主要針對的是葉片翼型和葉片個數(shù)這兩個參數(shù)。實驗所用葉片翼型為NACA0018(對稱翼型)和NACA7715(非對稱翼型),葉片個數(shù)為2,3,4,實驗風速為6m/s和10m/s。在本實驗條件下得到以下主要結(jié)論： (1)在其他結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的情況下,葉片個數(shù)越多,風力機獲得最大功率系數(shù)的時間越早,風力機功率系數(shù)越大,2葉片風力機的功率系數(shù)始終小于另外兩種風力機的功率系數(shù)。總體上,4葉片風力機的輸出性能最好。 (2)翼型對直線翼垂直軸風力機輸出功率影響較大,在低轉(zhuǎn)速下,采用NACA0018翼型的風力機輸出性能相對較好;而在高轉(zhuǎn)速下,采用NACA7715翼型的風力機輸出性能相對較好。 本研究驗證了圓臺形聚風裝置對提高直線翼垂直軸風力機輸出功率的有效性,在一定程度上探明了聚風裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)對風力機輸出功率的影響。為開發(fā)高風能利用率的聚風型垂直軸風力機提供了實驗基礎,為直線翼垂直軸風力機的發(fā)展提供了一種新的思路。對直線翼垂直風力機結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究,為風力機的設計開發(fā)提供參考。
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK83

【參考文獻】

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