摘要：针对自行研制的NACA4415翼型水平轴风力机,通过流固耦合的数值模拟计算方法,考虑气动力和离心力以及两者耦合作用,选取叶片最大弦长、中部弦长、气动中心线展向以及最大应力点位置,分析风力机叶片在不同工况下的应力特性分布规律。结果表明:在气动力作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力小于背风面应力,且随尖速比和入流风速增大而增大,最大应力点位置随着尖速比增大沿翼展向外且靠近叶片前缘方向延伸;在离心力作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力大于背风面应力,且随尖速比增大而增大,而最大应力点均在叶根最大弦长位置(9.93 mm,10.80 mm,-126.33 mm);在耦合作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力大于背风面应力,随尖速比和入流风速增大而增大,且依次大于气动力和离心力产生的应力,而最大应力点均在叶根最大弦长位置。仿真结果对于风力机翼型的选择及优化设计具有重要的理论意义及参考价值。

摘要：利用激光雷达测风仪对风力发电机安装环境进行测试,设计并搭建适用于野外试验的小型风力发电机功率测试平台.分析采集的风环境数据,对试验场地进行风环境评价.通过监测离网型风力发电机在野外的运行状态,对采集的风力发电机输出功率及对应的来流风速和风向数据进行筛选整合,绘制风力发电机实际风速-功率曲线,采用最小二乘法拟合输出功率特性曲线.结果表明:设计搭建的野外风力发电机功率测试平台可对实际运行风力发电机输出功率进行监测,也可用于风洞试验测量;利用激光雷达测风仪对风环境进行检测,有助于风力发电机安装方向和安装高度的选择;利用风力发电机的风速-功率理论曲线进行发电功率预测会产生较大误差;采用拟合的6次多项式曲线进行风力发电机功率计算,结果更加精确.文中所得实际测量数据可为风力发电机野外测试提供参考.

摘要：为了探究因素对β型斯特林发动机功率的影响,同时研究影响程度及显著性,以Schmidt分析法为基础,对β型斯特林发动机的功率进行理论计算,并针对影响斯特林发动机性能的活塞相位角、行程容积比、死容积比和温度比,利用Matlab编程绘制三维图像,分析两两因素耦合对发动机功率的影响,研究因素之间的相互作用.结果表明:活塞相位角存在最佳值,且此最佳值随行程容积比、温度比的增加分别呈现减小、增大的趋势;行程容积比越大功率越大,且死容积比越小,行程容积比对功率的影响越大,最佳行程容积比为0.5~1.5;死容积比的增加将导致功率降低,死容积比应小于1.5,而行程容积比的增加会使此降低幅度增大,温度比的增加使此降低幅度减小;功率随温度比的增大而减少,最佳温度比应小于0.5.最后,利用正交试验设计分析4个因素的影响作用大小及显著性,得到温度比和行程容积比相对显著的结果.

摘要：为改进课题组自行设计某S型翼型结构,提高300 W小型水平轴风力机气动性能,本课题重点研究翼型吸力面凹变对风力机气动性能的影响。利用二阶迎风格式、S-A湍流模型数值模拟方法及内蒙古工业大学风能太阳能利用技术教育部重点实验室检测设备,探究风力机在3种定常风速、9种叶尖速比共27种工况下风轮的功率系数、功率、转矩等气动参数。与前期非凹变实验数据对比分析后发现:凹变翼型升力系数显著增加,阻力系数略有下降,当攻角为0°时最显著达15.63%,失速攻角推迟1°。凹变翼型使气体环流在吸力面凹变处实现导流,减小气流非定常波动、延迟叶片表面湍流扩散使能量损失降低,在额定工况下较原翼型风轮功率系数、功率、转矩提升2.24%、1.55%、5.36%。

摘要：利用XFOIL程序模拟了S822翼型与S823翼型在光洁翼面与粗糙翼面下的性能变化,并基于MATLAB程序,采用Wilson方法进行了1 500 W水平轴风力机叶片设计。结果显示,光洁翼面下S822翼型最大升阻比高于S823翼型,粗糙翼面下S823翼型呈现出更好的粗糙度不敏感性;在额定叶尖速比时,S822翼型与S823翼型功率系数均达到最大值,分别为0.451 3与0.463 9;在有效叶尖速比范围内,S823翼型的功率系数C_P、推力系数C_T、扭矩系数C_M均高于S822翼型。因此,考虑到粗糙环境,选取S823翼型进行1 500 W风力机叶片设计的性能更加优良。

摘要：基于风力机专用翼型DU91-W2-250直叶片段,采用延迟分离涡模拟(Delayed detached-eddy simulation, DDES)与k-ω SST两种CFD模拟方法,研究了涡流发生器(Vortex generators,VGs)对动态失速的影响,并对两种模拟方法的表现进行了比较。结果表明:动态失速下,光滑叶片段的分离与重新附着均出现延迟;加VGs后,上仰阶段叶片段的气动分离更加延迟,下俯阶段叶片段上表面附着流动重建的更早,气动力的迟滞现象得到明显改善。VGs对DU91-W2-250叶片段增升减阻的效果明显,其中最大升力系数增加10%,周期平均升力系数增加17.9%,最大阻力系数减少56.3%,周期平均阻力系数减少40.3%。DDES模型能更细致地反映VGs对动态失速抑制作用下叶片段表面复杂流动分离现象,k-ωSST模型则难以捕捉小尺度涡结构,模拟得到的涡结构展向呈二维分布。

摘要：采用k-ω SST湍流模型,研究加不同形状涡流发生器(VGs)的风力机翼型DU91-W2-250翼段做正弦规律俯仰运动的动态失速过程,结果表明:VGs对动态失速有抑制作用,能显著提高翼段动态失速过程中特别是下俯阶段的气动性能。VGs形状对翼段动态失速过程有影响,前高度更大的VGs产生的的流向涡能量更强,涡量峰值衰减速率更慢,能将更多主流能量传递给边界层流体,提升边界层抵抗逆压的能力,得到更佳的抑制分离效果和气动性能提升效果,其中增升效果较减阻效果更为明显。

摘要：为研究翼型动态失速过程中,涡流发生器(VGs)对其气动特性和流场的影响,本文采用延迟分离涡模型对加装VGs的风力机翼型DU91-W2-250翼段动态失速进行了数值模拟,分析了VGs对深失速和轻失速转化过程的影响。结果表明:涡流发生器对动态失速有抑制作用,有显著的增升减阻效果,翼段下俯段的气动性能改善效果要好于上仰段。由于分离程度不同,翼段加涡流发生器后,深失速下俯段升力低于上仰段,轻失速下结果则相反。

摘要：利用作者所在课题组最新研发的某风力机新翼型,基于Wilson法,通过MATLAB编写的叶片设计计算程序获得了某300 W小型水平轴风力机新翼型叶片的相关数据,并制做了实体叶片。通过气动性能试验,验证了程序的可靠性。为进一步比较在相同设计条件下,新翼型叶片在气动性能方面的先进性,以NACA4415为设计翼型进行了叶片的设计计算,并制作了相应的翼型叶片。通过气动性能试验,验证了新翼型叶片的气动性能优于NACA4415翼型叶片。

摘要：首先,针对阵列式涡流发生器(VGs)参数化模型,考虑VG叶片附着涡和尾随涡间的相互诱导作用,给出新的最大涡环量计算方法,以提高加VGs叶片的CFD模拟的精度和效率。研究结果显示:该模型最大环量值计算精度较单VG叶片模型有明显的提高。然后,采用Lamb-Oseen涡模型模拟VGs脱落涡结构,分析涡源项位置、涡核位置、涡半径等关键参数的确定方法,分析得出在VGs下游2c处添加源项更加合适;涡核在高度方向设于65%h、在横向设于VGs尾缘处较为适宜,并给出涡半径与攻角的关系。基于以上参数,通过4个间距、4个攻角共16个算例对实体模型和参数化模型展开CFD研究,结果对比分析发现:两者计算得出的环量随攻角的变化曲线非常接近,平均误差为13.15%,18°~24°攻角下平均误差仅约为5%;两模型得到的脱落涡诱导速度分布曲线吻合良好,但最大诱导速度在大攻角和大间距时出现一定偏离。