交错角与半径比对组合型垂直轴风轮影响仿真

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.201612011

系统仿真学报 ›› 2016, Vol. 28 ›› Issue (12): 2951-2958.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.201612011

交错角与半径比对组合型垂直轴风轮影响仿真

傅秀聪^1,2, 梁小婷^2,4, 欧宝星¹, 吴池力¹, 赵汝恒^1,2, 李跃鹏¹, 皮开红³, 肖帅³

1.广州市香港科大霍英东研究院,广东广州 511458;
2.香港科技大学,香港;
3.广州红鹰能源科技股份有限公司,广东广州 510800;
4.国科天地科技有限公司,北京 100089

收稿日期:2015-04-09 修回日期:2015-07-26 出版日期:2016-12-08 发布日期:2020-08-13
作者简介:傅秀聪(1977-), 男, 香港特别行政区, 博士, 副研究员, 研究方向为新能源研究、节能热能系统设计、传染性微粒的再悬浮、超细微粒的空气动力特性、超细微粒的声波聚集去除、风能利用及风力发电。
基金资助:
广东省自然科学基金 (2014A030310440),广州市对外科技合作项目(201508030030)

Numerical Simulation Study of Impact of Stagger Angle and Radius Ratio on Performance of Combined Type VAWT

Fu Xiucong^1,2, Liang Xiaoting^2,4, Ou Baoxing¹, Wu Chili¹, Zhao Ruheng^1,2, Li Yuepeng¹, Pi Kaihong³, Xiao Shuai³

1. Guangzhou HKUST Fok Ying Tung Research Institute, Guangzhou 511458, China;
2. Hong Kong University of Science and Technology,Hong Kong, China;
3. Guangzhou Hong Ying Energy Technology Co., Ltd., Guangzhou 510800, China;
4.Guoke Tiandi Science and Technology Co., Ltd., Beijing 100089, China

Received:2015-04-09 Revised:2015-07-26 Online:2016-12-08 Published:2020-08-13

摘要/Abstract

摘要： Darrieus-Savonius组合型垂直风轮可有效改善单一型垂直轴风力机性能。为探究半径比和交错角对组合风轮性能的影响和其最优参数组合,对多组半径比和交错角参数组合下的组合风轮的气动特性进行仿真研究。数值模拟计算基于二维非定常不可压缩流体,采用Realizable k-ε湍流模型。结果表明,半径比越大,周期内输出的正力矩值(力矩值≥0)所占比例越大;在不同的半径比下,交错角存在最优值使得组合风轮运行在高尖速比区域,并功率系数最高。

关键词: 组合型, 垂直轴风力机, 交错角, 半径比, 数值模拟

Abstract: Darrieus-Savonius combined rotor could effectively improve the performance of sole type vertical axis wind turbine. In order to investigate the impacts of radius ratios and stagger angles on the combined rotor, and their best combination, aerodynamic simulations of different radius ratios and stagger angles were studied. The numerical simulation is based on 2D unsteady incompressible air model and realizable k-ε turbulence model. The result indicates that the radius ratio represents the occupied swept area of Savonius rotor, the larger radius ratio, the higher proportion of the positive momentum outputs (M≥0) in a rotation period. In addition, there exists an optimal stagger angle under a specific radius ratio making the turbine operate in higher tip speed ratio zone with maximum power coefficient.

Key words: combined type, vertical-axis wind turbine, stagger angle, radius ratio, simulation

中图分类号:

TP391.9

傅秀聪, 梁小婷, 欧宝星, 吴池力, 赵汝恒, 李跃鹏, 皮开红, 肖帅. 交错角与半径比对组合型垂直轴风轮影响仿真[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(12): 2951-2958.

Fu Xiucong, Liang Xiaoting, Ou Baoxing, Wu Chili, Zhao Ruheng, Li Yuepeng, Pi Kaihong, Xiao Shuai. Numerical Simulation Study of Impact of Stagger Angle and Radius Ratio on Performance of Combined Type VAWT[J]. Journal of System Simulation, 2016, 28(12): 2951-2958.

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交错角与半径比对组合型垂直轴风轮影响仿真

Numerical Simulation Study of Impact of Stagger Angle and Radius Ratio on Performance of Combined Type VAWT

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