Darrieus风力机的双盘面随动流管空气动力模型研究

"Darrieus垂直轴风力机的双盘面随动流管模型 (2013年)" 本文详细探讨了垂直轴风力机（Darrieus风力机）的一种创新空气动力学模型——双盘面随动流管模型。这种模型针对传统流管模型中存在的问题，即对风轮流管假设的不足，进行了改进和优化。在当前的模型中，研究者提出了两种不同的流管模型：整体采用双盘面单流管模型，而局部则采用随动流管模型。 双盘面单流管模型假设风力机的上下面分别有一个恒定的来流风速，这样的设计考虑到了风轮的两个主要受力面。而随动流管模型则更为精细，它假设每个叶片在相对局部风场中都存在一个与其相对风速方向一致的流管，并且这个流管会随着叶片的运动实时调整方向。这一创新使得模型能更精确地模拟叶片与风的交互作用。 为了进一步提高模型的准确性，作者还引入了动态失速效应的概念，并结合了Gormont动态失速模型。动态失速是指在叶片旋转过程中，由于速度变化导致的升力突然下降现象，这对于风力机在低尖速比（翼尖速度与风速之比）条件下的性能预测至关重要。通过Matlab软件进行系统计算，并与实际实验数据对比，结果显示，双盘面随动流管模型能有效地预测风力机的整体气动性能。 研究结果明确指出，在预测低尖速比范围内的风力机性能时，动态失速效应不能被忽视。这一发现对于优化风力机设计、提高风能转换效率有着重要的理论指导意义。该模型的建立和完善，不仅有助于提升风力发电技术的理论研究水平，也为未来垂直轴风力机的实际应用提供了更科学的理论支持。 关键词涉及的领域包括垂直轴风力机的设计、空气动力学建模、动态失速效应以及风能转换效率。该研究工作对于促进可再生能源技术的发展，特别是风能利用领域的科技进步，具有深远的科学价值和工程实践意义。 双盘面随动流管模型是针对Darrieus风力机的一种先进模型，它通过细致入微的流体力学模拟，提高了对风力机气动性能预测的精度，为风力发电系统的优化提供了新的工具和理论基础。这一模型的建立和验证，展示了在工程技术领域中，理论模型的创新如何能够推动实际问题的解决，也体现了科研人员对可持续能源技术的深入探索。