三叶片直线翼垂直轴风力机非定常流场速度分析.pdfVIP

学兔兔 第 51卷第 22期 机 械 工 程 学 报 Vb1．5l NO．22 2015年 11月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING NOV． 2015 DoI：1O．3901／JM E．2015．22．159 三叶片直线翼垂直轴风力机非定常流场速度分析水 郭志平 李庆安 刘清龙 贺向新 张慧杰2 王燕飞 (1．内蒙古工业大学机械学院 呼和浩特 010051； 2．内蒙古工业大学能源与动力工程学院 呼和浩特 010051) 摘要：垂直轴风力机在回转过程中，叶片尾流的相互干涉和叶片攻角变化，使垂直轴风力机周围流场异常复杂。为探明直线 翼垂直轴风力机在二维流场中速度分布及风力机叶片迎风角度变化关系，在风洞试验中采用激光多普勒测速仪(LasefDoppler velocimetry，LDV)技术，对所设计的三叶片直线翼垂直轴风力机流场风速进行试验研究，获得了该风力机叶片周围流场的 速度分布情况。在建立直线翼垂直轴风力机在不同转速下叶片迎风角度变化的数学模型基础上，应用仿真软件对被测风力机 流场进行分析计算。通过数学模型得知，来流风速夹角随回转角的变化情况可用正弦函数近似表示，并且随着叶尖速比的增 大逐渐减小。风洞试验和 CFD结果表明，风力机在回转过程中，叶片前缘场域有乱流生成，并且该域风速值偏大；而在叶 片旋转内部以及下流区域内会形成一个宽大的低速区域，并且伴随叶尖速比的增加，低速区域具有扩大趋势。 关键词：直线翼垂直轴风力机；二次元；激光多普勒测速仪(LaserDopplervelocimetry，LDV)；流场 中图分类号：TK83 AnalysisontheElementUnsteadyFlow SpeedFieldofStraight—bladed VerticalAxis、7IndTurbinewithThreeBlades GUOZhiping LIQingan LIUQinglong HEXiangxin ZHANGHuijie WANGYanfei (1．CollegeofMechanicalEngineering，InnerMongoliaUniversityofTechnology,Hohhot010051； 2．CollegeofEnergyandPowerEngineering，InnerMongoliaUniversiytofTechnology,Hohhot010051) Abstract：Theflow fieldaroundaverticalaxiswindturbineiSmuchcomplicatedbecausethebladespassinnon—uniform flow field bythebladewakeandthevariationwiththeazimuthangleofhteblade’Snagleofattackduringrotation．Toexplorehterelationship between theSB-VAWT andtheattackangleofhtewind turbinebladesduringrotating，andtoclera htespeed distributionand variationinquadraticelementflow field．windvelocityinflow fieldraoun dhtestraight-bladedverticalaxiswindturbinewiht three bladesismeasuredusinglaserDopplervelocimetry(LDV)technology,andvelociyt distributionrelationshipofflowfieldraound windturbineindifferenttipspeedratiosareobtainedinthewindtunneltest．Basedontheesatblishedmathematicalmodelofthe