小型HAWT叶片数对气动性能与振动影响的深度研究

本篇论文深入探讨了小型水平轴风力发电机的气动性能和振动特性，特别是在多种叶片数量的设计方面。随着全球对可再生能源需求的增长和对化石燃料消耗减少的迫切性，风力发电因其无污染、可持续和广泛可用的特点，正在成为应对气候变化的关键策略。风力涡轮机（HAWT）中的水平轴设计因其高效率而备受青睐。 论文研究者们针对直径为87厘米的HAWT，设计了包含两、三和五片叶片的不同模型，同时考虑了100厘米长、直径6厘米的塔架和直径10.02厘米的转子。研究的核心在于选择最佳的机翼类型和迎角，如S818、S825和S826，这些翼型在叶片上从根部到尖端应用，并设定4°的临界攻角，以实现最大升力与阻力比，从而提高整体效能。 作者采用SolidWorks进行计算机辅助设计（CAD），而ANSYS软件则被用于模拟涡轮机周围的动态气流，进行详细的流体动力学分析。通过数值模型和改进的方法，他们对功率系数、矩系数、模式形状、固有频率等关键性能指标进行了细致研究，这些都是评估风力发电机性能的重要参数。 此外，论文还提到了移动参考架和滑动网格模型的应用，这些技术有助于在计算过程中捕捉到叶片运动时的复杂气动效应，确保了结果的精确度。与现有的文献模型和方法相比较，本文的研究方法更为合适，旨在提供一个更为全面且准确的评估标准。 这篇论文对于小型水平轴风力发电机的设计优化具有重要的科学价值，为提升风能发电效率，降低噪声和振动，以及适应不同气候条件下的运行提供了理论依据。这对于推动可再生能源产业的发展和全球能源转型具有深远的影响。