对旋风力机功率测量的风洞实验研究

发布时间：2025-02-05 16:24

　　 通过风洞对比试验,测量同半径单级和对旋风力机在相同风速条件下的机械功率。验证单级风力机Wilson气动设计方法和对旋风力机气动耦合设计方法的合理性。通过变转速、变距、变级间距、变风速等方法,获得2种风力机最佳机械功率曲线。结果表明,同工况条件下实验测量的功率略低于CFD预测值;在转速增加约10%及桨距减小约10%后最佳功率超过预测值。表明理论设计法较保守,其设计的桨叶安装角再减少5°～10°,叶尖速比略增大10%,单级和对旋风力机的功率系数尚可提高。对旋风力机启动风速略高于单级风力机,其他风速的功率均高于单级,功率系数达到0.339～0.412,提高率为5.3%～28.9%。额定风速最佳功率系数为0.426,较单级功率系数0.373,提高率为14.2%。

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【部分图文】：

图1对旋风力机实验模型Fig.1Contra-rotatingwindturbineexperimentmodel

1156太阳能学报40卷传递给后级轴。级间距通过定位孔来调节。双电机保证了两级转速独立变化，便于捕捉最佳功率。实心轴连接编码器，将旋转信号转换成电平信号，触发PIV设备，测量流常前后级桨叶均为3片半径0.55m的木质模型，由截面为NACA4412翼型通过气耦合设计方法［11］获得....

图2单级额定状态下功率特性曲线Fig.2Powerperformancecurveofsinglewindturbineunderratedcondition

轴向的计算域为［0，5R］×［0，2/3π］×［-3R，7R］，划分结构网格，壁面y+不大于10，网格总数约150万。边界条件为：进口为轴向速度，出口为大气压，周期边界，转动区设置反向的转速，转动区域交接面采用周向通量守恒型。空间离散采用中心差分格式，S-A湍流模型，不可压缩气体....

图3单级变安装角的CP-λ曲线Fig.3CP-λcurveofsinglewindturbinefordifferentbladeinstallationangles

derratedcondition对比设计转速下数值模拟预测的功率（500W）和系数（0.320），实验获得的同转速下的功率（425W）和功率系数（0.271），以及不同转速下最大功率（430W）和系数（0.275）略小，这是因为台架等物对流场的干扰以及轴承和齿轮等摩擦等因素，而....

本文编号：4030111