风力机扩散放大器正置和倒置的风洞试验及其流场的数值模拟

摘要

风力机扩散器(DAWT)是安装在风力发电机的叶片周围的一个静止的附件,它通过自身的抽吸作用来提高通过有效截面的空气流量,从而降低风力发电机的启动风速,提高风能密度,达到提高风力机对风能利用率的目的.本文是在传统的风力机理论的基础上入手,采用电子扫描阀利用轴对称法对风力机扩散放大器的简易模型进行了风洞实验.首先对渐扩直壁型、渐扩流线型、渐缩渐扩直壁型、渐缩渐扩前侧流线型、渐缩渐扩前后流线型的扩散器进行了风洞正置试验,然后进行了180°翻转,再次进行风洞倒置试验.得出了6种类型12种不同形状(包括扩张角θ、长度L,截面积比m等)扩散器的流量比增益曲线.并根据风力机空气动力学原理和粘性流体力学对风力机扩散放大器模型进行了二维简化并利用CFD(计算流体力学)软件Fluent对进行了数值仿真,对其压力场、速度场进行了数值模拟,计算了各种类型扩散器模型的最小截面处流量增加比率,探讨了模型内的流动特点;比较了不同形状扩散器的实验值和计算值的特性曲线,得出了不同形状、尺寸、类型的扩散器对风力机动力放大的影响因素及变化规律,验证了模拟计算的准确性。