壁面参数对垂直轴风力发电机流体仿真的效果分析.pdf

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1、CAD／cAE／cAPP／cAM现代制造工程(M0demManufacturingEn百neering)2015年第12期壁面参数对垂直轴风力发电机流体仿真的效果分析+汪志成，纪李文，周书民，乔国栋(东华理工大学，南昌330013)摘要：在风力发电机的空气动力学性能仿真中，网格划分对仿真结果具有较大的影响。针对这一问题，对垂直轴风力发电机进行二维数值模拟。通过改变网格的疏密程度来改变叶片附近壁面参数'，+，获得不同的流场特性，得出壁面参数l，+对于垂直轴风力发电机空气动力学性能仿真的影响，为后续的研究提供参考。

2、关键词：垂直轴风力发电机；壁面参数y+；仿真分析；Fluent软件中图分类号：TK83文献标志码：A文章编号：1671_3133(2015)12删3—04Theanalysisofnumericalsimulationperflormancefbrtheverticala】

3、【is岍ndtllrbineonwaU．par锄eterWangZhicheng，JiLiwen，ZhouShumin，QiaoGuodong(EastChinaInstituteofTechnology，Nanchang330013，Ch

4、ina)Abstract：Intheaerodyn锄icped'omanceofwindturbinesimulation，the鲥ddivisioninnuencestheoutcome“thesimulation．Straightbladevenicala)【iswindturbinefortwo-dimensionalissimulatedtoresearchtheissue．Chan舀ngthedensityof蜊d，thenthewallp眦metery+nearthebladecanbechange

5、d．DiⅡbrentnuidfieldcharacteristicsofthewindturbinearegotf南mthere—sult．With山echaracteristics，howtllel，+nearthewaJl“亿ctingtheaerodyn砌icped'o瑚anceofwindturbinesimulationisana—lyzed．7111eaimistopmvideagoodorientationforthefollow—upstudy．Keywords：verticala)【iswin

6、dturbine；wallparametery+；simulationanalysis；Fluentsoftware0引言y+对垂直轴风力发电机仿真效果的影响。近年来，随着计算机软／硬件技术的飞速发展，计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)技术已经成为研究垂直轴风力发电机的重要手段。采用数值模拟的方法能够准确模拟垂直轴风力发电机风轮周围的流场，通过可视化技术可将风轮周围的速度场、压力场较直观的显示出来，从而准确地分析风轮气动性能。Fluent是通用CFD软件包，可用来模拟从

7、不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。在数值模拟中，如何有效处理叶片壁面附近的流场一直是一个比较棘手的问题。叶片壁面附近的网格质量直接影响了仿真的准确性，故需要找到行之有效的处理方法。本文基于nuent软件对垂直轴风力发电机风轮模型进行不同的网格划分处理，结合移动网格技术对垂直轴风力发电机进行二维非定常流场数值模拟和气动性能分析⋯，从而研究在网格划分中，壁面参数1垂直轴风力发电机的数值模拟1．1建立计算域模型本文以H型风力发电机为模型，建立二维风轮外流场计算域，如图1所示。假定瓯轴正向为风速的方向，模型参数设定

8、为：风轮半径为尺1m，叶片弦长为0．21m，翼型采用美国国家航空咨询委员会(NationalAdvisoryCommitteeforAemnautics，NACA)开发的cLARKYM一15翼型，叶片数量为5，叶片的安装角为0。。以风轮的中心点为坐标原点，计算域的＆轴方向长度范围为(一5，lO)，回轴方向长度范围为(一5，5)，＆轴垂直于甑轴、回轴构成的平面，方向由里指向外，其长度单位均为m。采用移动网格技术计算风轮外流场，将计算域分成静止部分和转动部分，叶片随着转动部分一起做旋转运动，即叶片所在的圆环区域为旋

9、转计算域，圆环·江西省科技计划项目(20122BBE500045)；东华理工大学博士启动基金项目(DHBKlol6)432015年第12期现代制造工程(ModemManufacturingEn百neering)内侧和外侧区域为静止计算域。图l二维风轮外流场计算域1．2壁面函数与壁面参数y+的分析湍流的数值模拟主要有3种方法：直接数值模拟、大涡模拟和基于时均方程的数值模拟(RANs)。其