為增加格尼襟翼對垂直軸風(fēng)力機氣動性能的提升效果,采用數(shù)值模擬的方法研究了格尼襟翼對垂直軸風(fēng)力機風(fēng)能利用系數(shù)、力矩系數(shù)、葉片切向力及葉片法向力的影響,通過改變格尼襟翼高度和寬度優(yōu)選其幾何參數(shù)。結(jié)果表明:格尼襟翼可大幅提高垂直軸風(fēng)力機氣動性能,最大風(fēng)能利用系數(shù)增大15.97%,最佳尖速比由3.625降低至3;在上游區(qū)可大幅提升切向力,在下游區(qū)提升效果不明顯;格尼襟翼高度太低,提升效果降低,太高則增大了阻力矩,0.75%弦長的高度可使增幅提升至20.71%;分析格尼襟翼寬度對氣動性能的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)可知,寬度越大載荷波動越為穩(wěn)定。

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【部分圖文】：

圖1具有GF的垂直軸風(fēng)力機幾何模型(mm)

GF高度HGF分別為:0.5%c、0.75%c、1%c、1.25%c、1.5%c和1.75%c;厚度WGF分別為:0.04%c、0.08%c和0.12%c。具有外側(cè)GF的垂直軸風(fēng)力機幾何模型如圖1所示。其中,H為葉片半高,cS為支撐桿截面長度。采用計算平面以模擬風(fēng)力機氣動性能。1....

圖2網(wǎng)格劃分

剪切應(yīng)力輸運湍流模型SSTk-ω明顯低于實驗值,而轉(zhuǎn)捩剪切應(yīng)力輸運TSST湍流模型的風(fēng)能利用系數(shù)曲線較為接近實驗曲線,而兩種k-ε湍流模型在低尖速比時模擬誤差較大。因此所選湍流模型與數(shù)值算法可較為精確地計算氣動性能。圖3計算模型驗證結(jié)果

圖4具有GF的垂直軸風(fēng)力機風(fēng)能利用系數(shù)

圖4為具有GF的垂直軸風(fēng)力機風(fēng)能利用系數(shù)隨尖速比的變化。由圖4可知,最大風(fēng)能利用系數(shù)可由0.2936提升至0.3405,增幅為15.97%,最佳尖速比由3.625減小至3,對應(yīng)最佳轉(zhuǎn)速可降低17.24%。由此可知,GF可大幅提升風(fēng)能利用系數(shù),且最佳轉(zhuǎn)速可降低,離心力可大幅減小....

圖5具有GF的垂直軸風(fēng)力機力矩系數(shù)

圖5為具有GF的力矩系數(shù)曲線,其中,TSR為尖速比。由圖5可知,GF垂直軸風(fēng)力機最大力矩系數(shù)為0.2187,最小為0.0279,峰谷差值為0.1908,波動方差為0.003248。對應(yīng)地,原始葉片最大力矩系數(shù)為0.1628,最小為0.0075,峰谷差值0.1554,....

本文編號：3925912