旋转作用下水平轴风力机气动性能分析

摘要：

为研究水平轴风力机在大气边界层近地面非定常来流作用下气动耦合特性,建立了基于剪切应力传输(shear stress transfer,SST)湍流模型的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模型和静力结构模型.为模拟风轮在近地面的气动状态,通过单向流固耦合方法对流场均匀入流风速和旋转效应作用下不同工况进行数值耦合计算,求解风力机流场中的速度场、压力场、结构响应状态以及输出功率,分析对比流场不同方向风力机周围速度变化、表面压力分布、结构应力应变规律、整体变形情况和功率变化.结果表明:在均匀来流和旋转共同作用下,流速和压力主要沿风轮径向变化,沿叶片展向至叶尖速度逐渐增大;整机结构附近有明显的气流扰动变化;停机工况和旋转工况(考虑旋转效应)塔影效应干扰下叶片变形在上下风区波动较大;入流风速大小对风力机输出功率有显著影响.

关键词：水平轴风力机、非定常、旋转效应、流固耦合、气动性能、输出功率

所属期刊栏目：23

分类号：TK83(风能、风力机械)

资助基金：国家自然科学基金42077243

在线出版日期：2023-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：11391-11397