石家莊風機廠石家莊風機石家莊市風機廠石家莊風機維修石家莊風機銷售    能源是推動經(jīng)濟發(fā)展、促進社會進步的重要基礎(chǔ)，當今世界正面臨礦產(chǎn)資源耗竭的硬性制約和全球環(huán)境污染的巨大壓力，因此改進能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，開發(fā)可再生能源，已成為全球關(guān)注的焦點。風能是一種清潔無污染的可再生能源，由于其儲量豐富，開發(fā)成本較低，隨著我國能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改革，風能的開發(fā)利用必將對經(jīng)濟、社會和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。
    風力發(fā)電是目前技術(shù)較為成熟的一種風能利用方式，垂直軸石家莊風機在小型風力發(fā)電領(lǐng)域應用比較廣泛，其中Savonius石家莊風機由于啟動風速較低、氣動噪聲較小、不受風向限制等特點受到廣泛關(guān)注。但是Savonius石家莊風機輸出的轉(zhuǎn)矩具有周期變化的特點，周期性的轉(zhuǎn)矩會導致石家莊風機輸出功率的變化，容易引起電力系統(tǒng)電壓與頻率的變動，也會對石家莊風機的旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生頻繁的沖擊，影響石家莊風機的耐久性；同時由于主要依靠迎風面的動力矩與阻力矩之差來做功，Savonius石家莊風機的動轉(zhuǎn)矩系數(shù)較低，導致風能利用系數(shù)較低。
    葉片是石家莊風機最重要的部件之一，葉片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計將最大程度的改善石家莊風機性能。針對傳統(tǒng)Savorous石家莊風機的上述缺點，本文提出一種葉片扭曲變形的策略，結(jié)合葉片重疊比、葉片高徑比、葉片扭角、葉片弧度等葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)，對葉片結(jié)構(gòu)進行變異設(shè)計，并利用計算流體力學(CFD)數(shù)值模擬方法研究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對于石家莊風機動轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響。
    首先利用Matlab結(jié)合Pro／E對石家莊風機葉片三維模型進行參數(shù)化建模；然后利用ANSYS Workbench作為協(xié)同仿真環(huán)境平臺建立仿真體系，依據(jù)Meshing中制定的網(wǎng)格劃分策略和Fluent中設(shè)置的求解方案，對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)Savonius石家莊風機葉片的旋轉(zhuǎn)運動進行動態(tài)仿真。
    利用多項式回歸、正交試驗、交互作用試驗等數(shù)據(jù)分析方法，對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)進行合理的試驗安排。以降低石家莊風機葉片動轉(zhuǎn)矩震蕩幅度、提高整體動轉(zhuǎn)矩輸出能力為優(yōu)化目標，以動轉(zhuǎn)矩系數(shù)曲線、動轉(zhuǎn)矩系數(shù)極差、平均動轉(zhuǎn)矩系數(shù)等為評價指標，對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)石家莊風機葉片的動轉(zhuǎn)矩輸出性能進行分析對比，確定合理的葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)分布范圍，并根據(jù)葉片附近壓強分布、速度矢量分布等流場特征分析葉片各結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對于石家莊風機葉片動轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響機理。利用流固耦合仿真分析方法，根據(jù)葉片表面應力分布及形變分布對優(yōu)化前后TSavonius石家莊風機葉片的力學性能進行分析對比，對比發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后葉片結(jié)構(gòu)強度有所下降，故設(shè)計隔板作為扭曲葉片的輔助結(jié)構(gòu)以改善其力學性能。
    以葉片動轉(zhuǎn)矩輸出性能為優(yōu)化目標，對隔板參數(shù)進行優(yōu)化分析，確定合理的隔板分布方式，利用流固耦合仿真分析方法驗證其力學性能，并根據(jù)流場特征分析隔板作用機理。本文以葉片動轉(zhuǎn)矩輸出性能為優(yōu)化目標，采用葉片扭曲策略和添加輔助結(jié)構(gòu)等方式對Savonius石家莊風機葉片進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化過程中所得到的數(shù)據(jù)及結(jié)論可以為工程應用中石家莊風機葉片的設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，以降低工程設(shè)計的工作量和盲目性；文中葉片各結(jié)構(gòu)參數(shù)變化以及輔助結(jié)構(gòu)對于動轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響機理，可以為進一步的研究提供理論支持。
關(guān)鍵詞：Savonius石家莊風機；扭曲葉片；CFD；參數(shù)化建模；動轉(zhuǎn)矩系數(shù)：正交試驗；流固耦合；輔助結(jié)構(gòu)