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具有阻力风杯结构的垂直轴风力机启动特性试验研究

白悦荻 佟国强 姜禹 李岩 冯放 赵斌

白悦荻, 佟国强, 姜禹, 等. 具有阻力风杯结构的垂直轴风力机启动特性试验研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(6): 38-44, 65. doi: 10.11729/syltlx20190105
引用本文: 白悦荻, 佟国强, 姜禹, 等. 具有阻力风杯结构的垂直轴风力机启动特性试验研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(6): 38-44, 65. doi: 10.11729/syltlx20190105
BAI Yuedi, TONG Guoqiang, JIANG Yu, et al. Experimental study on starting characteristics of vertical axis wind turbine with resistance wind-cup structure[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(6): 38-44, 65. doi: 10.11729/syltlx20190105
Citation: BAI Yuedi, TONG Guoqiang, JIANG Yu, et al. Experimental study on starting characteristics of vertical axis wind turbine with resistance wind-cup structure[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(6): 38-44, 65. doi: 10.11729/syltlx20190105

具有阻力风杯结构的垂直轴风力机启动特性试验研究

doi: 10.11729/syltlx20190105
基金项目: 

风能太阳能利用技术教育部重点实验室开放基金 2017MS02

详细信息
    作者简介:

    白悦荻(1996-), 男, 黑龙江大庆人, 博士研究生。研究方向:风力机叶片气动特性优化。通信地址:黑龙江省哈尔滨市东北农业大学工程学院434室(150000)。E-mail:baiyuedi@126.com

    通讯作者:

    李岩, E-mail: liyanneau@163.com

  • 中图分类号: TK83

Experimental study on starting characteristics of vertical axis wind turbine with resistance wind-cup structure

  • 摘要: 为改善直线翼垂直轴风力机(SB-VAWT)的启动特性,在两叶片SB-VAWT内部安装了阻力风杯结构。为探明阻力风杯结构对两叶片SB-VAWT风力机静态启动特性的影响规律,对具有阻力风杯结构的垂直轴风力机(DS-VAWT)和两叶片SB-VAWT进行了转矩测量风洞试验和PIV可视化试验。结果表明:阻力风杯结构对SB-VAWT的风轮内部气流流动规律产生了显著影响。在一些方位角下,阻力风杯结构对SB-VAWT升力叶片尾部的流动分离现象改善明显,旋涡减弱,降低了能量损耗;在一个旋转周期中,阻力风杯结构的存在也产生了作用于风轮转轴的扭矩,因此具有阻力风杯结构的垂直轴风力机的静态启动力矩要高于无阻力风杯结构的情况。
  • 图  1  风力机示意图

    Figure  1.  Wind turbine model diagram

    图  2  风洞试验模型

    Figure  2.  Wind tunnel test model

    图  3  PIV试验模型

    Figure  3.  PIV test model

    图  4  试验风洞

    Figure  4.  Wind tunnel

    图  5  片光源内粒子记录平面上的成像图[15]

    Figure  5.  Image of particle recording plane in light source[15]

    图  6  PIV试验系统

    Figure  6.  PIV test system

    图  7  风洞风速云图

    Figure  7.  Wind tunnel speed contour

    图  8  转矩试验结果

    Figure  8.  Wind tunnel test result

    图  9  2种风力机叶片周围流场(θ=40°)

    Figure  9.  The flow field around two wind turbines (θ=40°)

    图  10  2种风力机叶片周围流场(θ=140°)

    Figure  10.  The flow field around two wind turbines (θ=140°)

    图  11  2种风力机叶片周围流场(θ=100°)

    Figure  11.  The flow field around two wind turbines (θ=100°)

    表  1  设备参数

    Table  1.   Equipment parameters

    名称 参数 精度
    风速传感器 0~50 m/s 0.1%
    扭矩传感器 ±2 N·m 0.25%
    下载: 导出CSV

    表  2  PIV试验系统参数

    Table  2.   PIV test system parameters

    名称 参数 精度
    激光器 工作频率15 Hz; 能量200 mJ /脉冲 -
    同步发生器 0.25 ns 1%
    CCD相机 7.5帧/s,分辨率2048 pixel×2048 pixel -
    示踪粒子 粒径:8~12 μm 10%
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-02
  • 修回日期:  2020-06-15
  • 刊出日期:  2020-12-25

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    2021年8月13日