【摘要】：能源危機(jī)日益嚴(yán)峻,風(fēng)能作為清潔能源,因其開發(fā)潛能巨大越來(lái)越受到人們關(guān)注,Savonius風(fēng)輪是較為常見的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大,啟動(dòng)風(fēng)速低,但效率較低,因此為提高Savnius風(fēng)輪的效率,論文主要研究成果如下： (1)對(duì)現(xiàn)有的Savonius風(fēng)輪優(yōu)化方法進(jìn)行分析,總結(jié)了三個(gè)Savonius風(fēng)輪的研究方向：參數(shù)優(yōu)化,組合優(yōu)化和輔助結(jié)構(gòu)優(yōu)化,通過(guò)對(duì)比分析,確定輔助結(jié)構(gòu)優(yōu)化作為論文的優(yōu)化方向。 (2)葉片優(yōu)化分為兩個(gè)階段：第一階段提出一種導(dǎo)流孔優(yōu)化模型,進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和模擬仿真，檢驗(yàn)優(yōu)化效果和仿真效果第二個(gè)階段提出一種可擺動(dòng)擋風(fēng)片的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過(guò)模擬仿真的方法檢驗(yàn)其優(yōu)化效果。 論文設(shè)計(jì)了含導(dǎo)流孔的Savonius風(fēng)輪的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與CFD仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證CFD仿真的可靠性。接著分析了三種不同的仿真方法：三維網(wǎng)格劃分,滑移網(wǎng)格以及靜態(tài)網(wǎng)格劃分方法,對(duì)比三種網(wǎng)格劃分方法及計(jì)算結(jié)果,選擇靜態(tài)網(wǎng)格劃分方法計(jì)算裝有可擺動(dòng)擋風(fēng)片的風(fēng)輪靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。 (3)論文選擇三葉片的Savonius風(fēng)輪作為基礎(chǔ)模型,根據(jù)現(xiàn)有研究成果設(shè)計(jì)風(fēng)輪的基本參數(shù),設(shè)計(jì)風(fēng)輪模型結(jié)構(gòu),并對(duì)其轉(zhuǎn)軸危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核,同時(shí)選擇合適尺寸的軸承并對(duì)其承載能力和使用壽命進(jìn)行校核。 論文設(shè)計(jì)了一種新型的擋風(fēng)片機(jī)構(gòu)作為提升其效率的方式,本文提出的擋風(fēng)片為長(zhǎng)方形薄片,安裝于葉片末端,擋風(fēng)片能夠以其自身的尖端為轉(zhuǎn)軸在一定范圍內(nèi)自由擺動(dòng),風(fēng)輪上有兩個(gè)限位銷對(duì)擋風(fēng)片進(jìn)行限位。當(dāng)葉片處于迎風(fēng)狀態(tài)時(shí),擋風(fēng)片位于限位位置,此狀態(tài)下?lián)躏L(fēng)片能為風(fēng)輪提供額外的轉(zhuǎn)矩,其余狀態(tài)擋風(fēng)片自由擺動(dòng),擋風(fēng)片對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩影響較小。 (4)論文在驗(yàn)證CFD仿真可靠性的基礎(chǔ)上,采用二維靜態(tài)網(wǎng)格劃分方法作為CFD網(wǎng)格劃分方法,通過(guò)對(duì)風(fēng)輪靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)的平均值從0.64提升至0.83;風(fēng)輪在[-10°,80°]范圍內(nèi)擋風(fēng)片增矩效果明顯,[80°,100°]范圍內(nèi)增矩效果較弱;葉片平均轉(zhuǎn)矩由0.56提升至0.73。一個(gè)周期內(nèi),單獨(dú)葉片的轉(zhuǎn)矩變化平均值僅為0.03,因此擋風(fēng)片對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩的提升主要來(lái)自于擋風(fēng)片受到的力矩。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK83
【圖文】：

學(xué)位論文第l章緒論，宋應(yīng)星的《天工開物》里記載:“揚(yáng)郡以風(fēng)帆數(shù)扇，侯風(fēng)轉(zhuǎn)車，風(fēng)息則止地區(qū)也有用風(fēng)力提水灌溉、制鹽的記錄。也從很早就開始利用風(fēng)能，最有名的是荷蘭風(fēng)車，荷蘭風(fēng)車源自于德國(guó)，二十多米長(zhǎng)。荷蘭風(fēng)車不僅為荷蘭的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了重要的幫助，也保護(hù)土地免受洪澇之災(zāi)。的風(fēng)車分為立式和臥式的，類似于現(xiàn)在的垂直軸風(fēng)輪和水平軸風(fēng)輪，顧名軸為立式或者臥式。近現(xiàn)代，人們開始使用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電，通過(guò)風(fēng)輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，產(chǎn)壓、整流處理后，或并入電網(wǎng)，或儲(chǔ)存到電池里，或直接用于負(fù)載上。1工業(yè)奠基人之一的CharleSF.Brush在俄亥俄州的克利夫蘭市安裝了世界且用于發(fā)電的風(fēng)輪，圖1.1為當(dāng)時(shí)風(fēng)車的照片，風(fēng)車葉輪直徑為17m，有電功率為12KW，產(chǎn)生的電能用來(lái)給蓄電池充電。

學(xué)位論文第l章緒論，宋應(yīng)星的《天工開物》里記載:“揚(yáng)郡以風(fēng)帆數(shù)扇，侯風(fēng)轉(zhuǎn)車，風(fēng)息則止地區(qū)也有用風(fēng)力提水灌溉、制鹽的記錄。也從很早就開始利用風(fēng)能，最有名的是荷蘭風(fēng)車，荷蘭風(fēng)車源自于德國(guó)，二十多米長(zhǎng)。荷蘭風(fēng)車不僅為荷蘭的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了重要的幫助，也保護(hù)土地免受洪澇之災(zāi)。的風(fēng)車分為立式和臥式的，類似于現(xiàn)在的垂直軸風(fēng)輪和水平軸風(fēng)輪，顧名軸為立式或者臥式。近現(xiàn)代，人們開始使用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電，通過(guò)風(fēng)輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，產(chǎn)壓、整流處理后，或并入電網(wǎng)，或儲(chǔ)存到電池里，或直接用于負(fù)載上。1工業(yè)奠基人之一的CharleSF.Brush在俄亥俄州的克利夫蘭市安裝了世界且用于發(fā)電的風(fēng)輪，圖1.1為當(dāng)時(shí)風(fēng)車的照片，風(fēng)車葉輪直徑為17m，有電功率為12KW，產(chǎn)生的電能用來(lái)給蓄電池充電。

CWEA的統(tǒng)計(jì)，2010年中國(guó)(不含臺(tái)灣省)新安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組12904臺(tái)，裝機(jī)量18927.99MW，同比增長(zhǎng)37.1%，累計(jì)安裝風(fēng)機(jī)機(jī)組34485臺(tái)，裝機(jī)量44733.29MW。如圖1.3為2006年至ZOro年我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)新增和累計(jì)的裝機(jī)量[l川。

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本文編號(hào)：2797066