升力型垂直轴风力机模拟
按照旋转轴的不同可将风力机发电机分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。水平轴风力发电机的叶片旋转轴处于水平位置，与风向平行，其技术相对较为成熟，并且风能利用率较高，因此在很长一段时间备受研究人员的青睐。垂直轴风力机的理论研究以及发展水平远远落后于水平轴风力机，但是近些年来，因其叶片旋转轴垂直于风向、结构简单便于安装与维护、不受风向的影响、加工制作方便成本较低等优点，使各国学者纷纷将视线投入到垂直轴风力机的研究中来[1]。之前我们做一个阻力型垂直轴风力机的模拟，今天我们继续做一个升力型风力机的案例。 升力型风力机的叶片为翼型，我们采用profili工具来创建翼型叶片（二维），选用NACA0018，弦长300mm，如下图，该垂直轴风力机由三片叶片组成，旋转半径336.62mm。 叶片创建好后，我们分别创建旋转域和静态域，然后通过网格装配方式来组成整个计算域。为了方便起见，我们将旋转中心建在原点处。旋转域和静态域通过圆形interface进行数据传输，这个建模与网格划分是非常基础的操作，我们不再详细说了。当然，我们对叶片附件的网格进行细化，划分边界层，并对静态流体域靠近旋转域的网格进行细化。 上述设置可以参考我们前一个阻力型垂直轴风力机案例，本案例不再详细说明。 我们知道，滑移网格模拟风力机的转动，监测到的风力机转矩为周期性动态曲线，如下图。我们在计算风力机功率时需要用到转矩，因此我们取每个周期内的平均值作为风力机转矩较为合适，因为转矩反应了做功能力。 风速4m/s，不同叶尖速比对应的风能利用率如下图所示，我们知道风能利用率等于风机功率除以风功率，风速一定时风功率是定值，因此风能利用率的变化趋势也就是风力机功率的趋势。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-09-11
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