新型Senegal式垂直轴风力机结构优化设计

摘要

针对垂直轴风力机风能利用率略低于水平轴风力机的问题，提出一种基于塞内加尔(Senegal)型风机的新型风力机。首先，利用贝塞尔曲线函数对转子叶片的弧度进行优化，并利用SOLIDWORKS软件进行建模，得出4种不同弧度曲线的叶片；其次，利用计算流体动力学(CFD)模型分别对不同叶尖速比(TSR)下的风能利用率、力矩系数等参数，以及风力机的压力分布图和速度分布图等图表进行对比分析，同时对比其尾流特性；最后，搭建实验平台验证仿真模拟实验的合理性。结果表明，优化叶型有效提高了改良Senegal阻力型垂直轴风力机的风能利用率，A4型叶片具有较高的风能利用率，达到26.31%,相较于A1型风力机提高了约36%。所设计的新型风力机结构具有优越的发电性能，可为垂直轴风力发电机领域的方案设计提供参考。

关键词

风能 / 垂直轴风力机 / 结构优化 / 风能利用率 / 计算流体力学 / 气动性能

基金资助

国家自然科学基金(51877070,U20A20198); 河北省自然科学基金(E2021208008)