垂直轴风力机结构数值模拟分析1800字

垂直轴风力机结构数值模拟分析 1第1章数值模拟 11.1简化模型 11.2网格划分 1 2 21.1.2出口边界条件 21.1.3定义运动壁面 3 3 42.1速度云图 42.2压力云图 52.3力矩 51.1简化模型垂直轴风力机的结构包括很多，如：叶轮、电路系统和传动系统等。本文主要研究叶片表面的流动情况，所以只需要考虑叶轮中叶片部分的运转情况。所以本试验只需对创建叶片2维模型。1.2网格划分本章主要研究8米每秒的均匀来流风速的条件下垂直轴风力机叶片表面及尾迹的流动特征。可以将双叶片风力机流场2维模型划分为三部分，分别是风场域、叶片旋转域和叶片域。在风场域中是设定整个过程的边界条件，根据已知可得边界条件只需要设置进口风速和出口压力。叶片处于不同位置时流场的变化可以用叶片旋转域模拟。不同叶片以及他们的组合状态可以使用叶片域进行模拟。网格如图3-11.3边界条件给定来流风速8m/s,规定湍流强度为5%,水力直径为1m。湍流强度为5%,水力直径为1m。1.1.3定义运动壁面对四个叶轮面的运动状态进行规定。如图3-2所示，设置四个叶轮面相对于相邻区域是旋转的并且转动速度与周围流体区域的转动速度相同，保持相对静止。数值模拟计算是否准确可靠，收敛新是一个很重要的盘踞，只有结果最终收敛，数值模拟的计算结果才有意义。稳态求解有三种方法[201判别是否收敛：(1)当残差收敛曲线降低至所设置的收敛标准时，认为其收敛；(2)监视物理量。当物理量曲线逐渐趋于稳定时，认为其收敛；(3)查看边界通量是否达到平衡。本次数值模拟的残差图如图3-2所示。根据上图发现动量方程曲线、x轴方向速度曲线、y轴方向速度曲线都在大约迭代到550步后趋于稳定；k方程曲线和ε方程曲线趋于稳定大约在350步之第2章数值结果与分析图4-1是整个计算区域的速度分布图，从图中可以看出叶片A周围的流速明显大于来流风的流速的流速，而叶片C周围的流速明显小于来流风的流速，再观察图叶片A和叶片C发现叶片A几乎与来流风平行，而叶片C与来流风几乎垂直。在观察叶片B与叶片D,发现叶片B与叶片D周围的流速几乎不变据垂直轴风力机的工作原理可以解释，在叶片A处风能几乎不会转换成A机械能，而在叶片C处绝大数的风能都转换成了叶片的机械能，这也就就说明图4-2是各叶片周围速度分布图，观察叶片A、叶片B和叶片D对比发现，根据图4-1和图4-2可以看在在每个叶片后都有一片尾迹区，根据四个叶片根据图3-5整个计算区域的压力分布图，从图中可以看出叶片A受到的压力几乎都处于叶片的前缘端和后缘端这两点处；叶片B与叶片D的上下表面基本不受力；而整个高压力基本上都作用与叶片C周围。由此也可以证明垂直轴风力机风轮的转动动力主要是来源于垂直于来流风的叶片。【pascal]wall-blade-xneg(B)、wall-blade-yneg(C)、wall-blade-xpos(D)的力矩。根据表4-1中的数据可以看出四个叶轮面的力矩主要取决于来流风作用于叶轮面的压力。通过表格发现四个叶轮面中叶轮面wall-blade-yneg(C)的力矩最大，这同一个压力，说明叶轮面wall-blade-xneg