实度对直叶片垂直轴风力机风轮气动性能的影响分析

实度是直叶片垂直轴风力机设计的关键参数，对风力机气动性能起主导作用。分析并建立了垂直轴风力机局部流场下的力学模型，研究实度与气动性能的关系；对风力机进行了数值模拟，分析了叶片的动态力学特性，并重点研究风轮半径、弦长及叶片数量对风能利用率的影响；进行了样机实验验证了数值模拟的精度与可靠性。研究发现：实度增加，风力机在低尖速比下的启动特性得到改善，但产生高风能利用率的有效尖速比范围变小；样机实度为0.628时，2叶片和4叶片风轮的输出功率相当，但4叶片风轮的输出功率比2叶片风轮更稳定；实度参数对风能利用率贡献不同，弦长变化可提高风能利用率的峰值，而叶片数量的增加会降低风能利用率的峰值。