流体机械

2012, v.40;No.484(10) 33-40

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H型垂直轴风力机翼型的数值模拟及优化
Numerical Simulation and Optimization of the Airfoil of H-Type Vertical Axis Wind Turbine

张健宇;李学敏;陈帆;田仁斌;

摘要(Abstract):

H型垂直轴风力机利用机翼叶片的升力作用来驱动叶轮的转动,在叶片转动一周的过程中,机翼上的攻角随时发生变化,因此其气动原理与水平轴风力机有很大不同。本文先总结了H型垂直轴风力机的升力理论,得出风力机功率的公式,初步分析出风力机运转的一定规律,分析了在不同尖速比条件下机翼上攻角的范围。然后在NACA0012基本翼型的基础上,通过对翼型采用了两种优化方法,一种是将机翼尾缘高压力面切开的方案,;另一种是将翼型沿中线弯曲的方案。通过数值模拟的方式,比较了两种方案机翼功率及启动性能的影响。为寻找优化机翼形成的原因,本文还对最优化的切口方案与原型机翼NACA0012的升阻力系数进行了对比分析,结论表明,在升阻力系数相差不大的情况下,非对称机翼引起的尾迹变化,使得前机翼对下游机翼的干扰变小,是提高整机效率的关键因素,这种优化方式能够提高H型风力机整机效率30%以上。

关键词(KeyWords): 风力机;空气动力学性能;功率;叶轮优化;数值模拟

Abstract:

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基金项目(Foundation):

作者(Author): 张健宇;李学敏;陈帆;田仁斌;

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