發(fā)布時間：2020-12-18 06:06

　　近年來，不斷增加的環(huán)境污染、激增的能源需求和礦物燃料的持續(xù)減少，使人們對可再生能源的關注顯著提高。在這些能源中，風能是較廉價并且發(fā)展最快的可再生能源。因此人們進行了大量的工作來研究如何有效得利用這種能源，其中風力機是最主要的一種形式。風力機主要分為水平軸風力機和垂直軸風力機，與水平軸風力機相比，垂直軸風力機具有無需對風、易維護、葉片結(jié)構簡單等優(yōu)點越來越受到人們的重視。垂直軸風力機主要分為阻力型風力機、升力型風力機和組合型風力機。本課題綜合阻力型和升力型風力機的優(yōu)點，提出了一種自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機（VAWT-SDLC），該風力機克服了傳統(tǒng)阻力型風力機效率低和升力型風力機起動困難的缺點。本文對該風力機的動態(tài)特性進行了實驗研究和理論分析，并建立了工作模式判定模型和性能預測模型。本文首先研制了VAWT-SDLC原理樣機及其性能測試裝置。風力機主要由葉片、支撐臂和軸承座幾部分組成，明顯特征是每組葉片都由活動葉片和固定葉片組成，活動葉片可以根據(jù)風速和轉(zhuǎn)速的情況進行開合，使風力機實現(xiàn)工作模式的自動轉(zhuǎn)換。測試裝置包括風洞、風力機本體和測試系統(tǒng)，測試系統(tǒng)可以進行風力機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩采集，輸出信號可通... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的來源及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 阻力型垂直軸風力機及其動態(tài)特性
        1.2.2 升力型垂直軸風力機及其動態(tài)特性
        1.2.3 組合型垂直軸風力機及其動態(tài)特性
        1.2.4 垂直軸風力機的性能預測模型
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機的實驗設計
    2.1 引言
    2.2 自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機
        2.2.1 低風速運行原理
        2.2.2 高風速運行原理
    2.3 風力機的結(jié)構設計
    2.4 氣動性能測試系統(tǒng)
    2.5 課題主要實驗內(nèi)容
        2.5.1 自起動特性實驗
        2.5.2 動態(tài)轉(zhuǎn)矩實驗
    2.6 本章小結(jié)
第3章 自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機阻力模式下的性能預測模型
    3.1 引言
    3.2 葉片運動分析
        3.2.1 葉片組運動分析
        3.2.2 活動葉片運動分析
    3.3 基于葉素理論的葉片受力分析
        3.3.1 第一區(qū)域葉片的受力分析
        3.3.2 第二區(qū)域葉片的受力分析
        3.3.3 第三區(qū)域葉片的受力分析
        3.3.4 風力機的轉(zhuǎn)矩和功率
    3.4 誘導速度因子的求解
        3.4.1 動量定理
        3.4.2 雙盤面多流管模型
    3.5 模型的驗證
    3.6 本章小結(jié)
第4章 自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機的自起動特性研究
    4.1 引言
    4.2 風力機的自起動
    4.3 自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機的靜態(tài)自起動特性
        4.3.1 VAWT-SDLC 與 Darrieus 直葉片風力機的對比研究
        4.3.2 設計參數(shù)對自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機的影響
    4.4 自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機的動態(tài)自起動特性
        4.4.1 葉片數(shù)對動態(tài)自起動的影響
        4.4.2 直徑對動態(tài)自起動的影響
        4.4.3 風速對動態(tài)自起動的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機的阻升轉(zhuǎn)換特性研究
    5.1 引言
    5.2 工作模式判定數(shù)學模型的建立
        5.2.1 工作模式的定義
        5.2.2 活動葉片最易展開的位置
        5.2.3 氣流對活動葉片的推動力
        5.2.4 活動葉片受到的離心力
        5.2.5 工作模式判定函數(shù)及其求解方法
    5.3 工作模式判定數(shù)學模型的驗證
        5.3.1 工作模式的風洞測試
        5.3.2 模型計算結(jié)果
    5.4 阻升轉(zhuǎn)換特性的風洞實驗研究
        5.4.1 葉片數(shù)對阻升轉(zhuǎn)換特性的影響
        5.4.2 直徑對阻升轉(zhuǎn)換特性的影響
        5.4.3 風速對阻升轉(zhuǎn)換的影響
    5.5 本章小結(jié)
第6章 自適應阻升轉(zhuǎn)換垂直軸風力機動態(tài)輸出特性的風洞實驗研究
    6.1 引言
    6.2 VAWT-SDLC 與 Darrieus 風力機功率的對比研究
        6.2.1 2 葉片風力機的對比研究
        6.2.2 3 葉片風力機的對比研究
        6.2.3 4 葉片風力機的對比研究
    6.3 葉片數(shù)對動態(tài)輸出特性的影響
        6.3.1 葉片數(shù)對動態(tài)轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響
        6.3.2 葉片數(shù)對功率輸出性能的影響
    6.4 直徑對動態(tài)輸出特性的影響
        6.4.1 直徑對動態(tài)轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響
        6.4.2 直徑對功率輸出性能的影響
    6.5 風速對動態(tài)輸出特性的影響
        6.5.1 風速對動態(tài)轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響
        6.5.2 風速對功率輸出性能的影響
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]5kW遮蔽-增速升力型垂直軸風力機優(yōu)化設計[J]. 姬俊峰,鄧召義,蔣磊,黃典貴.  工程熱物理學報. 2012(07)
[2]一種新型垂直軸風力機的CFD分析[J]. 王軍,仁飄零,王興雙.  工程熱物理學報. 2012(01)
[3]升阻混合風輪的性能規(guī)律[J]. 趙振宙,鄭源,宋晨光,趙振寧.  排灌機械工程學報. 2011(06)
[4]基于雙多流管模型的同步變槳垂直軸風力機特性分析[J]. 張松,劉秉昊,張立勛,楊勇.  哈爾濱工程大學學報. 2011(08)
[5]直線翼垂直軸風力機起動性的實驗研究[J]. 李巖,田川公太朗,馮放.  太陽能學報. 2011(06)
[6]一種組合型垂直軸風力發(fā)電機的結(jié)構設計[J]. 寇薇,苑賓,李琦,范林濤.  電力科學與工程. 2011(05)
[7]導流型垂直軸風力機內(nèi)部流場數(shù)值模擬中若干問題的探討[J]. 王企鯤.  機械工程學報. 2011(04)
[8]導流型垂直軸風力機氣動特性的數(shù)值研究[J]. 王鑫,童正明,王企鯤.  上海理工大學學報. 2010(05)
[9]一種復合型垂直軸風力機實驗研究[J]. 張國臣,徐志暉,張巖,王建明,申振華.  沈陽航空工業(yè)學院學報. 2010(05)
[10]導流型垂直軸風力機內(nèi)部流場計算方法的比較與研究[J]. 王鑫,童正明,王企鯤.  熱能動力工程. 2010(04)

碩士論文
[1]低風速H型垂直軸風力機葉片翼型研究[D]. 梅毅.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[2]升阻型垂直軸活葉風力機研究[D]. 陳虎.哈爾濱工業(yè)大學 2009



本文編號：2923500