垂直轴5叶片阻力型风力机的数值分析-论文.pdf

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1、第42卷第8期化学工程VoI．42No．82014年8月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Aug．2014垂直轴5叶片阻力型风力机的数值分析李宇声，郑茂盛，滕海鹏，胡军，王福宝，田洋洋，赵渊，余历军。(西北大学1．化工学院载能技术及应用研究所；2．陕西省能源化工研究院，陕西西安710069)摘要：文章采用滑移网格技术对垂直轴5叶片阻力型风力机的瞬态流场进行了数值模拟计算，首先通过对计算区域出口边界上风速的数值分析，得到了恰当的计算区域大小；分析了风车输出功率随风车所处位置的变化规律，确定

2、了风车在计算区域中的合理位置，以及此时风车的风能利用率；并进一步通过改变叶片宽度，得到了优化的叶片宽度及相应的风能利用率。结果显示，对于风轮半径为2in、叶片宽度为0．76m的5叶片风力机风车，在风速为6m／s时，当风力机转速为12r／min其功率达到最大，且风能利用率为19．3％；对于相同风轮半径的风车，优化的叶片宽度为0．8m，并且在风速为8m／s时，其风能利用率在转速为17r／min状态下达到最大值24．3％。关键词：垂直轴风力机；阻力型；风能利用率；区域尺度，优化中图分类号：TK8文献标识码：A文

3、章编号：1005-9954(2014)08-0051-05DoI：10．3969／j．issn．1005-9954．2014．08．011Numericalsimulationof5：bladeresistancetypeverticalaxiswindturbinesLIYu-sheng。ZHENGMao-sheng，，TENGHai—peng，HUJun，WANGFu-bao，，TIANYang-yang，ZHAOYuan，YULi-jun(1．InstituteforEnergyTransmissi

4、onTechnologyandApplication，SchoolofChemicalEngineering；2．ResearchInstituteofShaanxiEnergyResource&ChemicalEngineering，NorthwesternUniversity，Xian710069，ShaanxiProvince，China)Abstract：Thenumericalsimulationonthetransientflowfieldof5-bladeverticalaxisresist

5、ancetypewindturbine(VAWT)wasperformedbyusingslidingmeshes．Thesuitablenumericalmodelforcomputingthewind—powerutilizationcoeficientwasobtainedbycomparingthemeshsizeeffectfirstly；theproperregionsizeforthecomputationwasdeterminedbycomparingtheoutletwindspeedw

6、ithrespecttotheinfinitelydistantone；andtheappropriatepositionfortheturbinewasdeterminedbycomparingthepositioneffectonthewind-powerutilizationcoeficientrationally．Furthermore，theoptimizedwidthofbladeswasattainedtoimprovethewindpowerutilizationcoeficient．Th

7、eresultsshowthatthemaximumpowerutilizationcoeficientis19．3％atwindspeed6m／sandtherotationrate12r／minfortheturbineSradius2mandthewidthofblades0．76m；thewindpowerutilizationcoefficientcanreachto24．3％atthewindspeed8m／sandtherotationrate17r／minfortheoptimizedwi

8、dthofblades0．8m．Keywords：VAWT；resistancetype；windpowercoeficient；regionsize；optimization随着石油、煤矿等一次能源的大量开采利用，能重要的部分。风力机按照风轮转轴与风向位置的不源危机的Et益严重，可再生能源的发展越来越受到同分为水平轴风力机和垂直轴风力机。其中水平轴重视，风能的利用逐步成为最有开发前景的方风力机是目前国内外研制最多、最常见的一