小型H型垂直轴风力发电机气动性能分析

小型H型垂直轴风力机由于具有低速性能好、噪声低、安全性高、对环境破坏小、结构简单、成本低廉等优点而拥有很大的市场前景。风轮和发电机是风力发电系统的主要部件,其结构及性能对风力发电系统的风能利用效率有着至关重要的作用。但是,由于缺乏系统的设计及优化方法,导致H型风力发电机的风能利用效率低下的问题一直未得到解决。为此,本文针对H型风力发电机,建立一种对H型风力发电机的优化设计具有重要的实际意义的分析方法,对其进行气动性能分析。 本文主要采用基于计算流体力学的数值模拟方法,利用有限体积法对H型风力发电机的气动性能进行计算,并在此基础上研究了影响H型风力发电机气动性能的因素以及风轮与发电机的匹配。 论文主要包含三部分的内容:风轮几何模型的建化及计算模型的建立;风轮结构对风力发电机气动性能影响的研究;风轮与发电机的匹配特性研究。采用移动网格技术,对风轮进行瞬态CFD计算,可获得不同状态下风轮的风能利用率及转矩等数据,从而为设计出高效率的风力发电机提供理论依据。对不同来流风速下的风轮功率及扭矩进行计算,输出各风速下风车转速和输出转矩、输出功率之间的关系,将此关系曲线谱与电机特性曲线对应,进而对风轮和发电机的匹配特性进行研究。