转捩对风力机涡流发生器气动性能影响的数值模拟研究_赵振宙_李涛_王同光_陈景茹_

阻力型垂直轴风力发电机

阻力型垂直轴风力发电机概述 早在1300多年前，中国就已经出现一种古老的垂直轴风车，它利用风力来灌溉，如下图所示，它是由8个风帆组成的风轮。而在1000年前，波斯也建造了垂直轴的风车来带动他们磨谷的 石磨。水平轴风力发电机最早出现在欧洲，要比垂直 轴风力发电机晚很多年，所以垂直轴风力发电机可以 称为所有风力发电机的先驱。而垂直轴风力发电机根 据驱动力的不同又可以分为升力型和阻力型垂直轴风 力发电机，本文主要介绍阻力型垂直轴风力发电机。 1.阻力型风力发电机的工作原理 阻力型垂直轴风力发电机风轮的转轴周围，有一对或者若干个凹凸曲面的叶片，当它们处于不同方位时，相对于它的来风方向所受的推力F是不同的。风力作用于上述物体上的空气动力差别也很大。作用力F可表示为：F=1/2?ρ?S·V??C 其中ρ——空气密度，一般取1.25（kg/m?） S——风轮迎风面积 V——来流风速 C——空气动力系数 以半球为例，当风吹到半球凹面一侧，c值为1.33，当风吹到半球凸面一侧时，c值为0.34。对于柱面，当风吹向凹面和凸面时，系数c分别为2.3和1.2。由于组成风轮的叶片不对称性和空气阻力的差异，风对风轮的作用就形成了绕转轴的驱动力偶，整个风轮随即转动。 阻力型风力发电机的种类及其性能 1.杯式风速计是最简单的阻力型风力发电机。

https://www.sodocs.net/doc/004718974.html,fond风轮 这是受到离心式风扇和水力机械中的banki涡轮启示而设计成的一种阻力推进型垂直轴风 力发电机，它的名称是根据它的发明者——法国的lafond的名字而得名的。 这种叶片形状的凹面及凸面在受到风力作用后，空气阻力系数差别很大，加上叶片在风里运转时，先使气流吹向一侧，然后运动着的叶片又使气流流向另一侧，这样就产生了一个附加驱动力矩，故这种风轮有较大的启动力矩，它在风速2.5M/s时就能正常起动运转，但是效率较低，能量输出大概是同样迎风面积的水平轴风力发电机的一半。 3.savonius（萨沃尼斯）式风轮（简称“s”轮） 这种风力发电机是在1924年由芬兰工程师savonius发明的，并于1929年获得专利。这种风轮最初是专为帆船提供动力而设计的。它由两个半圆筒组成，其各自中心相错开一段距离。其中D为风轮直径，d为叶片直径，e为间隙。最早形式的结构其相对偏置量为：e/d=1/3。s型风轮是阻力型风力发电机。凹凸两叶片上，风的压力有一个差值，而其气流通过叶片时要转折180°，形成一对气动力偶。阻力型风轮的旋转速度都不会大于风速，也就是尖速比不会超过1。一般情况下，S型的尖速比在0.8和1之间，它的起动力矩大，所以气动性能好，

客车电磁涡流刹车制动扭矩分析

客车电磁涡流刹车制动扭矩分析 摘要随着汽车制造行业的高速发展，车辆的各项动力性能也在不断提高，使得车辆的行驶速度不断加快，因此车辆的制动性能要求随之增高。对于一些客车来说，经常跑一些长途路线，制动性能尤为重要。而电磁涡流刹车制动扭矩作为当今主流辅助刹车系统，已被汽车行业广泛应用。如果不对客车电磁涡流刹车制动扭矩进行一个充分的了解，将会对汽车制动造成一个潜在的威胁。本文主要针对电磁涡流刹车制动扭矩的各项数据进行详细分析，并提出了改进客车刹车制动的方法。 关键词客车；电磁涡流；刹车；制动扭矩 中图分类号U46 文献标识码 A 文章编号1674-6708（2016）162-0145-02 随着现代人们生活水平的提高，出行方式越来越偏向于驾驶车辆出行。我国的城乡道路建设越来越规范，原来的乡村土路也变成了一条条的水泥路和柏油路，各种车辆的运行速度越来越快，公路上的车辆越来越多，对人们的出行构成了潜在的威胁，车辆经常需要在复杂的交通环境下进行频繁制动。超速行驶、超载行驶严重影响了车辆的制动安全。传统的车辆制动方式通常采用的是车轮制动器和缓速器制动，

这种制动方式在车辆超载或者车辆下坡时间长时频繁制动会导致制动器发热，降低制动性能，虽然有很多司机向制动器浇水让制动器冷却，从而减缓制动器发热，但是没有取得很好的效果。仍然有很多交通事故因为制动失灵而发生，不能从根本上解决制动失灵问题。但是电磁涡流刹车制动系统很好地解决了车辆的制动问题，能够令车辆行驶的安全性能提高，下面进行详细分析。 1 电磁涡流刹车的工作原理 车辆制动减速器按照不同的工作原理主要分为这样几种制动系统：液力减速、发动机排气减速和电磁涡流减速刹车。液力减速器主要是和液力传动变速器结合运用，才能起到减速制动的作用。在液力传动变速器的两个不同位置区分为输入和输出减速器，输入减速器主要作用是在动力传入变速器时，通过不同的档位进行变化，从而减缓汽车动力，输入减速器起到一个很好的减速器输入轴的作用。而输出减速器主要作用是输出轴变速器，在输出动力时，比较平缓，方便控制制动系统，可以调节不同的档位。发动机排气减速系统造价比较低，结构较为简单，不需要在汽车的传动系统上进行改动，只需要在发动机排气系统上进行改动，但是对发动机的使用效果有一些不利影响。和这两种汽车缓速器进行对比，电磁涡流刹车缓速器性能更加优良，拥有更好的市场发展前景。

涡流发生器

随着对21世纪的飞行器提出的一系列新的要求，对21世纪的空气动力学也提出了新的挑战。 未来的军用飞机将更突出低可探测性、高机动性、超声速巡航和短距起降等要求，对民用飞机则突出经济性更好、乘坐更舒适、环保性更突出等要求，而传统的飞行器外形很难满足新的要求，必须开拓全新的气动外形和飞行方式，建立新的气动数据库。 在开拓新飞行器外形和飞行方式的同时，还必将发展出许多新颖的空气动力技术。例如通过主动流动控制技术，包括吸气、吹气、微振动、微涡流发生器、特定的表面粗糙度分布等，改善飞机的升阻特性和操稳特性，用智能材料和智能结构，让飞行器的主要气动面按飞行状态自适应地改变外形，使飞行器在不同的飞行状态都处于最佳外形，从而产生最佳的气动性能等。 本刊从这期起开启"空气动力之窗"栏目，将陆续刊登围绕21世纪空气动力学新概念和新技术的系列文章，欢迎大家投稿。 飞机在其飞行包线范围内，如果机体表面出现不利的气流分离，将带来许多不良后果，例如增加阻力、降低升力、导致提前失速和不对称失速等。此外襟翼偏转后，襟翼表面上的气流过早分离会导致失速迎角减小，最大升力系数降低；操纵面上的气流分离可能导致操纵面效能降低、操纵杆振动；平尾上的气流分离可能导致飞机危险地自动上仰。涡流发生器的主要作用就是用来有效地阻止以上各种气流的过早分离。 工作机理 涡流发生器实际上是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在迎面气流中和常规机翼一样能产生翼尖涡，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡的强度相对较强。这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给了边界层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。这就是涡流发生器的基本工作原理。 早在上世纪60 年代，一些空气动力学研究人员对涡流发生器控制平板湍流边界层的流动机理进行了研究，同时通过对涡流发生器流动的湍流结构、流向涡发展的研究，提出了涡流发生器控制边界层，特别是控制湍流边界层分离的基本原理就是在于向边界层内注入新的涡流能量。 接着空气动力学研究人员对控制翼型和机翼湍流边界层分离的涡流发生器原理做了大量的试验研究工作，包括对涡流发生器的形状、几何参数及安装位置等，并针对其高度与当地边界层厚度相同的早期涡流发生器在非设计状态（即边界层不出现分离）的情况下，产生附加的型阻和涡阻的问题，提出了亚边界层涡流发生器和微型涡流发生器的概念。 这类微型涡流发生器的高度相对当地边界层厚度都较小，甚至仅为当地边界层厚度的1/10，它可增加边界层底层的流场能量，能阻止大的逆压梯度形成并延缓边界层分离，而且在非设计状态又不产生大的附加阻力。 研究表明，该类微型涡流发生器可使升阻比提高一倍以上，从而打开了将微型涡流发生器应用在飞机增升装置上的希望之门。 对襟翼边界层的控制 在飞机设计中，机翼增升一直是关键问题。通常采用由多个翼段构成的增升装置，流动分离情况因其几何外形和飞行条件而变得很复杂，要实时、准确地预测和控制几乎是不可能的。同时，多段增升装置的机械结构复杂，使用可靠性降低、维护费用高。因此，现代飞机设计倾向于采用结构简单的增升装置，发展趋势是把后缘的二段或三段襟翼改为单襟翼。为了保持高升力系数，简单结构增升系统的每一部分都要加大负载，这将导致气流分离，特别是在襟翼表面上的过早分离。 增升装置的流场易于分离，且分离形态复杂，有时甚至在小迎角时也会出现分离，这不

风力机组气动特性分析与载荷计算-1

目录 1前言错误!未定义书签。 2风轮气动载荷............................................... 错误!未定义书签。 2.1动量理论.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.1不考虑风轮后尾流旋转 .................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.2考虑风轮后尾流旋转...................................................................... 错误!未定义书签。 2.2叶素理论.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.3动量──叶素理论.................................................................................. 错误!未定义书签。 2.4叶片梢部损失和根部损失修正 .............................................................. 错误!未定义书签。 2.5塔影效果.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.6偏斜气流修正.......................................................................................... 错误!未定义书签。 2.7风剪切...................................................................................................... 错误!未定义书签。3风轮气动载荷分析........................................... 错误!未定义书签。 3.1周期性气动负载...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1载荷情况DLC1.3..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2载荷情况DLC1. 5..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.3载荷情况DLC1.6..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.4载荷情况DLC1.7..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.5载荷情况DLC1.8..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.6载荷情况DLC6.1..................................................................................... 错误!未定义书签。 风力发电机组气动特性分析与载荷计算 1前言 风力发电机是靠风轮吸取风能的，将气流动能转为机械能，再转化为电能输送电网，风力机气动力学计算是风力机设计中的一项重要工作。特别是对于大、中型风机，其意义更为重大。风力机处于自然大气环境中，大气紊流、风剪切、风向的变化（侧偏风）和塔影效应等，这些现象使叶片受到非常复杂气动载荷的作用，对风力机的气动性能和结构疲劳寿命产生很大的影响。对一台大型风力发电机组来说，除风轮叶片产生机组的气动载荷外，机舱和支撑风轮和机舱的塔筒也产生气动载荷，这些都对机组的载荷产生影响。 2风轮气动载荷 目前计算风力发电机的气动载荷有动量—叶素理论、CFD等方法。动量—叶素理论是将风轮叶片沿展向分成许多微段，称这些微段为叶素，在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，叶素可以认为是二元翼型，在这些微段上运用动量理论求出作用在每个叶素上的力和力矩，然后沿叶片展向积分，进而求得作用在整个风轮上的力和力矩，算得旋翼的拉力和功率。动量—叶素理论形式比较简单，计算量小，便于工程应用，估算机组初始设计时整机的气动性能，被广泛用于风力机的设计和性能计算，而且还用来确定风力机的动态载荷，不断地被进一步改进和完善。CFD数值计算不需要对数学模型作近似处理，直接对流体运动进行数值模拟，从物理意义上说，数值求解N-S方程的CFD方法应该是最全面准确计算风力机气动特性的方法。但是，由于极大的计算工作量，数值计算的稳定性等原因，目前CFD求解N-S方程方法还远不能作为风力机气动设计和研究的日常工具。作为解决工程问题的工具还不太实际。为此在计算中应用动量—叶素理论方法来计算机组的气动载荷。 2.1 动量理论 动量理论是经典的风力机空气动力学理论。风轮的作用是将风的动能转换成机械能，但是它究竟能够吸收多大的风的动能就是动量理论回答的问题。下面分不考虑风轮后尾流旋转和考虑风轮后尾流旋转两种情况应用动量理论。 2.1.1不考虑风轮后尾流旋转 首先，假设一种简单的理想情况：

垂直轴风力发电机研究报告

垂直轴风力发电机研究报告 1.垂直轴与水平轴对比 垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，有其特有的优点： ①水平轴风力发电机组的机舱放置在高高的塔顶，而且是一个可旋转360 度的活动联接机构，这就造成机组重心高，不稳定，而且安装维护不便。垂直轴风力发电机组的发电机，齿轮箱放置在底部，重心低，稳定，维护方便，并且降低了成本。 ②风力发电机的客户越来越需要使用寿命长、可靠性高、维修方便的产品。垂直轴风轮的翼片在旋转过程中由于惯性力与重力的方向恒定，因此疲劳寿命要长于水平轴风轮；垂直轴风力发电机的构造紧凑，活动部件少于水平轴风力机，可靠性较高；垂直轴系统的发电机可以放在风轮下部甚至地面上，因而便于维护。 ③风力发电机由于高度限制和周围地貌引发的乱流，常常处于风向和风强变化剧烈的情况，垂直轴风力发电机有克服“对风损失”和“疲劳损耗”上有水平轴风力发电机不可比的优点，且理论风能利用率可达40％以上．因此在考虑了较小的启动风速和对风力机影响较大的“对风损失”之后，从而提高垂直轴风轮的风能实际利用率。 ④水平轴风力发电机组机仓需360度旋转，达到迎风目的。这个调节系统包含有旋转机构，风向检测，角位移发送，角位移跟踪等系统。垂直轴风力机不要迎风调节系统，可以接受360度方位中任何方向来风，主轴永远向设计方向转动。 ⑤水平轴风力发电机的翼片受到正面风载荷力，离心力，翼片结构相似悬臂梁。翼片根部受到很大弯矩产生的应力。而且翼片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样翼片所受的就是一个交变载荷，这就要求翼片有很高的的疲劳强度，因此大量事故都是翼片根部折断。而垂直轴风机的翼片主要承受拉应力，不易折断，寿命长。 ⑥水平轴风力发电机组翼片的尖速比高，一般在5～7左右，在这样的高速下翼片切割气流将产生很大的气动噪音，导致噪声污染。垂直轴风力机翼片的尖速比较水平轴的要小的多，这样的低转速基本上不产生气动噪音，无噪音带来的好处是显而易见的，以前因为噪音问题不能应用风力发电机的场合(城市公共设

气动特性分析

飞行器总体设计课程设计 150座客机气动特性分析 计算全机升力线斜率C L ： 为机翼升力线斜率：CL -_^ = 2 AR 2 d h 2C L ：._W S gross 该公式适用于d h /b < 0.2的机型 Z 为校正常数，通常取值为3.2; d h 为飞机机身的最大宽度；b 为机翼的展长； S net 为外露机翼的平面面积；S gross 为全部机翼平 面面积。 由于展弦比A R =90 算出C La_w =514（ 1/rad ） 又因为Z 为校正常数，通常取值为3.2; d h 为飞机机身的最大宽度，等于3.95m ； b 为机翼的展长，等于34.86m; C L: C La_W 1 dh b 丿 S gpss

S net为外露机翼的平面面积，估算等于119.65m2；S gross为全部机翼平面面积，等于134.9 m2；算出E为因子等于1.244. 所以可以算出全机升力线斜率缶等于6.349 二.计算最大升力系数C Lmax C Lmax =14 1'0-064regs C L? ①regs为适航修正参数，按适航取证时参考的不同失速速度取值。 由于设计的客机接近于A320,所以取①regs等于1 所以代入上面公式得到C Lmax等于1.662 三.计算增升装置对升力的影响 前面选择了前缘开缝襟翼 c LE /c为前缘缝翼打开后机翼的弦长与原弦长 的比例，它与机翼外露段的相对展长有一定对应关系。

70 20 30 40 SO 60 70 &0 100 Wing ￥Ngwl span 所以先计算机翼外露段的相对展长 等于（1-机身宽/展长）% 机身宽为3.95m ，展长为34.86m, 代入公式，算出机翼外露段的相对展长 等于88.67%，对应到上图，纵坐标 C 'LE lc 等于 1.088 。 絲翌娄型 克鲁格標資 0.3 前缘 前缘缝翼 0.4 c 中缝 1.3 后缘 < 无面积延伸〉 L6 二缝 1.9 单繼 1.3 / e 后缘（何而积絃仲） 蚁缝 1,6 c 三缝 1 9強々 1.0&

风力机的基本参数与理论

风力发电机风轮系统 2.1.1 风力机空气动力学的基本概念 1、风力机空气动力学的几何定义 （1）翼型的几何参数 翼型 翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。下面是翼型的几何参数图 1）前缘、后缘 翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘，最后点称为翼型的后缘。 2）弦线、弦长 连接前缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用c表示。弦长是很重要的数据，翼型上的所有尺寸数据都是弦长的相对值。 3）最大弯度、最大弯度位置 中弧线在y坐标最大值称为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位置，用x f表示。 4）最大厚度、最大厚度位置 上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用x t表示。

5）前缘半径 翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。 6）后缘角 翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用τ表示。 7）中弧线 翼型内切圆圆心的连线。对称翼型的中弧线与翼弦重合。 8）上翼面凸出的翼型表面。 9）下翼面平缓的翼型表面。 （2）风轮的几何参数 1）风力发电机的扫风面积 风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。 下图是一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。 根据前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积，例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作风速为6m/s，全效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直轴风力发电机工作风速为10m/s，全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所需扫风面积约为25m2即可。按高风速设计的风力机体积小成本相对低些，但必须用在高风速环境，例如把一台设计风速为10m/s的风力机放在风速为6m/s的环境工作，其功率会下降80%；按风速

涡流制动器工作原理

电涡流制动器使用说明书 一、概述： 电涡流制动器是一种性能优越的自动控制元件，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。其输出转矩与激磁电流呈良好的线性关系。并具有响应速度快、结构简单等优点。 电涡流制动器广泛应用于测功机的加载。即测量电机、内燃机、减变速机等动力及传动机械的转矩、转速、功率、效率、电流、电压、功率因数时，用电涡流制动器作为模拟加载器。并可与计算机接口实现自动控制。与我公司生产的TR-1型转矩转速功率测量仪、CGQ型转矩转速传感器、WLK型自动控制器、自动测试软件可组成成套自动测功系统。 电涡流制动器广泛应用于印刷、包装、造纸及纸品加工、纺织、印染、电线、电缆、橡胶皮革、金属板带加工等有关卷绕装置的张力自动控制系统中。与我公司生产的WLK型控制器配套，可组成手动张力控制系统。与我公司生产的ZK 型自动张力控制仪及张力检测传感器配套，可组成闭环自动张力控制系统.。 二、主要特点： 1、转矩与激磁电流线性关系良好，适合于自动控制； 2、结构简单，运行稳定、价格低廉、使用维护方便； 3、采用水冷却，噪音低、振动小； 4、输入转速范围宽，可用于变频调速等各类电动机及动力机械的型式试验； 5、控制器采用直流电源，控制功率小。

四、特性曲线 注：P0为最大冷却功率； n1为额定最低转速； n2为额定最高转速。

五、使用环境 1、最高环境温度不超过40℃； 2、海拔高度不超过2000m； 3、当环境温度为20℃时，相对湿度不大于85%。 六、冷却水 1、水质。冷却水为自来水，一般工业用水、地下水、河水。水中不含有直径1mm 以上的固体颗粒或其它杂物，其pH值为6-8，硬度为200ppm以下为宜，最大值为300ppm。 2、水压。进水压力一般为不小于0.1Mpa，不大于0.3Mpa。用户在使用本产品时应安装水压表和进水阀门，以方便监控和调节水量。 3、水量。冷却水量见参数表，进水量的大小按测试功率的不同进行调节。 4、水温。进水温度最高不超过30℃，出水温度约为50℃-60℃为宜，使用时可根据出水温度的高低调节水量。 七、注意事项： 1、按额定转矩、转速、功率选用涡流制动器。严禁超转矩、超功率、超转速使 用。 2、运行前须对电涡流制动器进行检查。核定铭牌数据是否为要求的规格；检查 紧固件是否松动，各接线板接线是否正确，接触是否良好，如有缺陷或不良应予排除或更换；用500伏的兆欧表检查励磁绕组

风力发电机组气动特性分析与载荷计算

风力发电机组气动特性分析与载荷计算 目录 1前言 (2) 2风轮气动载荷 (2) 2.1 动量理论 (2) 2.1.1 不考虑风轮后尾流旋转 (2) 2.1.2 考虑风轮后尾流旋转 (3) 2.2 叶素理论 (4) 2.3 动量──叶素理论 (4) 2.4 叶片梢部损失和根部损失修正 (6) 2.5 塔影效果 (6) 2.6 偏斜气流修正 (6) 2.7 风剪切 (6) 3风轮气动载荷分析 (7) 3.1周期性气动负载................................................................................... 错误！未定义书签。 4.1载荷情况DLC1.3 (10) 4.2载荷情况DLC1.5 (10) 4.3载荷情况DLC1.6 (10) 4.4载荷情况DLC1.7 (11) 4.5载荷情况DLC1.8 (11) 4.6载荷情况DLC6.1 (11)

1 前言 风力发电机是靠风轮吸取风能的，将气流动能转为机械能，再转化为电能输送电网，风力机气动力学计算是风力机设计中的一项重要工作。特别是对于大、中型风机，其意义更为重大。风力机处于自然大气环境中，大气紊流、风剪切、风向的变化（侧偏风）和塔影效应等，这些现象使叶片受到非常复杂气动载荷的作用，对风力机的气动性能和结构疲劳寿命产生很大的影响。对一台大型风力发电机组来说，除风轮叶片产生机组的气动载荷外，机舱和支撑风轮和机舱的塔筒也产生气动载荷，这些都对机组的载荷产生影响。 2 风轮气动载荷 目前计算风力发电机的气动载荷有动量—叶素理论、CFD 等方法。动量—叶素理论是将风轮叶片沿展向分成许多微段，称这些微段为叶素，在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，叶素可以认为是二元翼型，在这些微段上运用动量理论求出作用在每个叶素上的力和力矩，然后沿叶片展向积分，进而求得作用在整个风轮上的力和力矩，算得旋翼的拉力和功率。动量—叶素理论形式比较简单，计算量小，便于工程应用，估算机组初始设计时整机的气动性能，被广泛用于风力机的设计和性能计算，而且还用来确定风力机的动态载荷，不断地被进一步改进和完善。CFD 数值计算不需要对数学模型作近似处理，直接对流体运动进行数值模拟，从物理意义上说，数值求解N-S 方程的CFD 方法应该是最全面准确计算风力机气动特性的方法。但是，由于极大的计算工作量，数值计算的稳定性等原因，目前CFD 求解N-S 方程方法还远不能作为风力机气动设计和研究的日常工具。作为解决工程问题的工具还不太实际。为此在计算中应用动量—叶素理论方法来计算机组的气动载荷。 2.1 动量理论 动量理论是经典的风力机空气动力学理论。风轮的作用是将风的动能转换成机械能，但是它究竟能够吸收多大的风的动能就是动量理论回答的问题。下面分不考虑风轮后尾流旋转和考虑风轮后尾流旋转两种情况应用动量理论。 2.1.1 不考虑风轮后尾流旋转 首先，假设一种简单的理想情况： （1）风轮没有偏航角、倾斜角和锥度角，可简化成一个平面桨盘； （2）风轮叶片旋转时不受到摩擦阻力； （3）风轮流动模型可简化成一个单元流管； （4）风轮前未受扰动的气流静压和风轮后的气流静压相等，即p 1 = p 2； （5）作用在风轮上的推力是均匀的； （6）不考虑风轮后的尾流旋转。 将一维动量方程用于风轮流管，可得到作用在风轮上的轴向力为 ()21V V m T -= （1） 式中 m 为流过风轮的空气流量 T AV m ρ= （2） 于是 ()21V V AV T T -=ρ （3） 而作用在风轮上的轴向力又可写成 () -+-=p p A T （4） 由伯努利方程可得 ++=+p V p V T 222121ρρ （5） -+=+p V p V T 22222ρρ （6） 根据假设，p 1 = p 2，（5）式和（6）式相减可得

垂直轴风力发电机设计

毕业设计（说明书） 2012 届 题目垂直轴风力发电机设计 专业机械设计制造及其自动化 学生姓名╳╳╳ 学号 指导教师╳╳╳ 论文字数 完成日期 湖州师范学院教务处印制

原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：日期：

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垂直轴风力发电机设计 摘要：本次毕业设计主要是完成垂直轴风力发电机设计。风力发电现今发展飞速，其中小型发电机组以其设备简单、成本较低、风能利用率高、启动、制动性能好等优点，得到越来越多青睐。本论文主要介绍了小型风力发电机的机械结构部分，从独立型风力发电机组的构成特点、运行特点、保护措施等各方面，介绍了实现机组无人值守全自动运行的设计思想和实施办法。 本设计利用机电一体化设计使整个系统组成简单，结构精巧，控制方便，性能可靠，应用前景广阔。 关键词：垂直轴，风力发电机，设计

涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展

涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展 隨着科技的发展，机械设备在人们的日常生活中运用得越来越多。其中流体机械的运用也较多，流体机械运行中能够很好地被控制主要依靠的是涡流发生器。文章对涡流发生器在实验测量和数值计算两方面加以研究分析，从而明确涡流发生器的发展方向。 标签：涡流发生器；流动控制；应用研究 1 概述 社会不断进步和发展使得更多的机械化设备在人们的日常生活中被运用，机械设备的类型很多，其中一种就是流体机械。流体机械不同于其他机械特点的主要是流动力，这个流动力如果掌握得不好就会发生危险，也就是叶轮和扩压器内流动分离发生失速。因此，人们逐渐关注对流体机械内流动原理的研究和分析，流体机械流动分离控制技术主要依靠的是涡流发生器，通过分析涡流发生器的控制机理，改善目前流体机械应用的发展前景。 2 涡流发生器在流体机械流动控制的研究分析 涡流发生器的参数主要包括：安装位置、射流管、管径和流动方向形成的倾斜角、主流速度和射流速度之间的比值，如果布置的点较多时，涡流发生器的个数和间隔都是需要被考虑进去的。 简单来说，要想流动的控制效果能够达到一个最佳值，每个参数都应该有一个最佳的范围，如果参数超出了该范围，控制效果会大大削弱。以前向倾斜角为例，如果倾斜的角度超出了范围，射流产生的涡旋会快速穿过边界层，无法产生固定的控制效果，所以目前研究人员的工作重心应该是选择合理的参数，达到最佳的流动控制效果。主流和喷孔中发出的射流在互相作用的情况下产生了离散的纵向涡，这种涡结构有着高动量，注进分离区时会对周围的流体产生诱导作用，边界层的外高能流体进入边界层内部，然后和其内部的低能流体交换能量。与此同时，射流产生的诱导涡会造成边界层内流体的能量分布发生改变。过程中，流动向下游发展，涡开始缓慢耗散，涡量不断变小，有效的范围逐步扩大，这样一定程度抑制或者延缓了流动分离情况的出现。 早在1952年沃利斯就已经提出了涡生成技术，它是被动地控制法引进的，提出的主要目的是推迟湍流边界层激波的分离。沃利斯还指明如果流动方向和壁面实现了倾斜角的喷射管被合理利用之后，会产生离散型的纵向涡，可以有效控制边界层的分离和流动失速的情况。最近几遍，计算机、控制和测试技术都在不断地完善，发展势头非常迅猛，在实验和数值模拟这块，涡流发生器在流动的控制机理和应用的潜力也有着明显的增强的趋势。 为了证明理论的正确性，在1990年约翰斯顿和尼西做了低速气流的实验，

垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机对比

垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109兆瓦，其中可利用的风能为2×107兆瓦。中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。 中国风力装机容量达到1000万千瓦的速度令人惊叹。如果中国能够利用其土地上大约30亿千瓦的风能的话，将能够满足几乎所有中国当前的电力需求，短时期内这是不可能的，不过中国有可能将2020年风电总装机目标由3000万千瓦调高至1亿千瓦。在国际效率标准下运行的话，这能够满足5%的中国电力需求，并且使中国成为世界最大的风能发电国，只要中国采取更进取而有理智的方针，就能最大限度地利用其国家的风能。 当然风能的利用离不开风力发电机，风力发电机的品质和价格成为了人们关注的焦点。 当前风力发电机有两种形式：1 水平轴风力发电机（大、中、小型）；2 垂直轴风力发电机（大、中、小型）。 水平轴风力发电机技术发展的比较快，在世界各地人们已经很早就认识了，大型的水平轴风力发电机已经可以做到3-5兆瓦，一般由国有大型企业研发生产，应用技术也趋于成熟。小型的水平轴风力发电机一般是一些小型民营企业生产，对研发生产的技术要求比较低，其技术水平也是参差不齐。 小型水平轴风力发电机的额定转速一般在500-800r/min，转速高，产生的噪音大，启动风速一般在3-5m/s，由于转速高，噪音大，故障频繁，容易发生危险，不适宜在有人居住或经过的地方安装。 垂直轴风力发电机技术发展的较慢一些，因为垂直轴风力发电机对研发生产的技术要求比较高，尤其是对叶片和发电机的要求。近几年垂直轴风力发电机的技术发展很快，尤其小型的垂直轴风力发电机已经很成熟。 小型的垂直轴风力发电机的额定转速一般在60-200r/min，转速低，产生的噪音很小（可以忽略不计），启动风速一般在1.6-4m/s。 由于转速的降低，大大提高了风机的稳定性，没有噪音，启动风速低等优点，使其更适合在人们居住的地方安装，提高了风力发电机的使用范围。 参数对比： 序号性能水平轴风力发电机垂直轴风力发电机 1 发电效率50-60% 70%以上 2 电磁干扰（碳刷）有无 3 对风转向机构有无 1

涡流制动器

一种涡流制动器调速系统，是利用检测感应电动机转子电压作为转速反馈信号的转速单闭环系统，当转速给定值与实际值比较后产生差值时，此差值经速度调节器，令可控硅整流装置调节涡流制动器的制动转矩，使系统在给定转速下运行，其特征在于所述的调整速系统是在转速闭环的基础上，增设了克服涡流制动器电惯性的电流环，为了确保系统的安全可靠，再增设励磁电流快速上升补偿环节、励磁电流全过程监控环节及停顿制动环节，所述的转速闭环的转速反馈信号，是采用检测感应电动机的转子频率，并将频率快速转换成电压的测速方法。 涡流制动器,还有涡流阻尼器，原理是导体在磁场中运动，导体内产生感生电势感生电流，并受到阻碍其运动的制动电磁力矩。电涡流制动器 一、概述 涡流制动器又称电磁制动器，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。通常由涡流制动器、控制器及测力装置组成测功装置，可以测取被测机械的输出转矩和转速，从而得出输出功率，它可以取代磁粉离合器、水力测功机、直流发电机组等，用来测量各种电动机、变频器、发动机、齿轮箱等动力机械的性能，成为型式试验的必要设备，与其它测功装置相比，WZ

系列测功装置具有更高的可靠性、实用性和稳定性，价格也便宜很多。 二、主要特点 １、结构简单、运行稳定、价格低廉、使用维护方便； ２、采用水冷却，噪音低、振动小； ３、输入转速范围宽，可用于变频调速等各类电动机及动力机械的型式试验； ４、控制器采用单相交流电源，控制功率小； ５、转矩的测量可以采用普通磅秤、电子磅秤或高精度转矩转速测量仪，适用于不同测量精度的场合； ６、该装置还能作制动器用，制动力矩大,耐高转速。 三、产品规格及主要数据 １、型号说明 A：双轴伸，基本形式（可省略）B:单轴伸

风速对大型海上风力机的气动弹性影响研究

风速对大型海上风力机的气动弹性影响研究 发表时间：2017-10-25T17:58:34.210Z 来源：《基层建设》2017年第17期作者：张婷婷 [导读] 摘要：海上风力机是未来风电技术发展的重要方向。通常海上风力机风轮尺度较大、叶片弹性特征明显，这给风力机的气动弹性分析带来了极大挑战。 西南科技大学城市学院土木工程系四川绵阳 621000 摘要：海上风力机是未来风电技术发展的重要方向。通常海上风力机风轮尺度较大、叶片弹性特征明显，这给风力机的气动弹性分析带来了极大挑战。利用BEM气动力计算模型及模态叠加结构动力计算模型构建了大型海上风力机气动弹性分析模型，该模型具有计算效率高、计算结果准确的特征。利用该模型对不同风速条件下NREL 5MW海上风力机的气动弹性特征进行了计算和分析。结果显示，风力机的叶尖位移与风速条件直接相关，呈周期性特征。风速越高风力机功率波动频率越低。 关键词：大型海上风力机；气动弹性；BEM；模态叠加模型 0 研究背景 海上风力机为海上风能利用提供了有效的手段。根据“十三五”规划，海上风能资源的开发，将成为未来风能利用的重要发展方向。目前海上风力机技术仍处于发展过程中，部分海上风电强国已拥有部分示范工程，如挪威Hywind项目、葡萄牙WindFloat项目等。此外，近年来日本在海上风电技术领域投入较大，且已逐步形成海上风力机设计能力[1]。 海上风力机具有单机高功率等特点，通常设计为5MW-20MW[2]，相应的风力机的风轮半径将大幅增加。在海上复杂的环境下，气动力、波浪作用力、结构作用力等将形成复杂的耦合作用力体系，给海上风力机的结构响应分析带来了极大的困难。 本文通过动量叶素理论（BEM）计算风力机的气动力，采用模态叠加理论对NREL 5MW海上风力机进行了计算。对风力机的气动力特征及气弹耦合特性进行了系统地讨论。 1气动力计算BEM模型 复杂条件下风力机气动性能的求解是分析风力机气动弹性特征的关键。BEM理论模型将风力机叶片沿展向划分为多个独立的控制单元，假设相互单元之间的流场并不存在气动干扰，从而将三维问题化简为二维问题。极大地提高了计算效率，为风力机的气动弹性响应分析提供了条件。 通过将动量理论与叶素理论耦合并迭代求解，可获得当前翼型条件下的轴向及周向诱导因子和的量值，进而确定当前翼型的作用力。在此基础上将各控制单元的受力沿展向积分即可获得叶片的整体气动特性。 2结构动力学计算模态叠加模型 风力机结构动力学计算模型整体上可以分为模态叠加法、多体动力学计算方法及有限元分析方法。其中模态叠加法通过将叶片的各阶振型乘以响应系数后叠加起来计算其动力学响应，具有快速、高效等特征，是目前风力机气动弹性分析使用的主要方法。本文基于广义作用力方程，利用Duhamel积分可以求得叶片运动数值解，再将各阶模态对应的广义位移转换到物理空间可以得到以下位移结果：

FDWS型风冷式电磁涡流刹车

FDWS型风冷式电磁涡流刹车 使 用 说 明 书 上海申通石油机械厂

一、概述 风冷式电磁涡刹车是在吸取国外水冷式电磁涡流刹车先进技术基础上结合我国油田特点和需要研制的石油钻机绞车的一种新颖辅助刹车。保证在钻井过程中进行下钻作业时对下放钻具产生可靠又可调的非摩擦式的强有力制动，使钻具平稳地坐落在转盘或卡瓦上，在几乎不使用主刹车(刹把)的情况下完成下钻作业。它将水冷式涡流刹车优良的性能与高效实用的通风冷却系统融为一体，扬长避短，既综合了水冷式涡流刹车的优点，又克服了水冷式涡流刹车由于采用水冷却而造成的缺点。采用强迫通风冷却，实现了钻机绞车和辅助刹车在冷却方式上的创新与突破。具有制动扭矩大，制动特性好；流筒无级调速，任意控制钻具下放速度，实现下钻时的加速、等速和减速过程；工作可靠，寿命长，维护简单；主刹车刹带片和刹车轮网的磨损大幅度减少，主刹车寿命延长，钻井维修工作量减小，钻井成本下降，经济效益十分可观；工人劳动强度减轻，环境和空气污染得到控制，社会效益显著；采取强迫通风冷却，取代了水冷，避免了国内外水冷式涡流刹车和传统水刹车在使用中由于水源、水质及低温而造成的水垢、堵塞、冻裂、结构复杂等诸多不利和不良后果等特点，最大限度地满足了钻井工艺的需要，适应在我国任何地区，任何油田，尤其在寒地区油田使用，深受钻井工人欢迎。 二、用途 风冷式电磁涡流刹车是一种无摩擦刹车，没有任何磨损件。在高速和低速时都具有很高的制动扭矩，不像水刹车那样在低速时扭矩几乎为0，而且制动扭矩的调节又十分方便，司钻只要操作司钻开关便可调节自如，劳动强度减轻，要取消制动，只要将司钻开关关闭即可。在一般情况下，只要操作司钻开关而不必使用刹把(主刹车)就能可靠地控制钻具下放速度。将钻具平稳地座落在转盘或卡瓦上。由于是风冷，不再发生像水冷时时而发生的设备冻裂冻坏、结垢、堵塞，刹车轮网表面裂纹等现象，能有效地减轻主刹车负担，延长主刹车寿命。此外，使用这种刹车，也不需要单向离合器，因而是目前石油钻机最为理想的一种辅助刹车。 三、结构与工作原理 风冷式电磁涡流刹车由刹车主体、可控硅整流装置及司钻开关等三部分组成。它的空气换热系统与刹车主体组成一个整体。

涡流发生器涡激振动抑制研究

第１０卷第３期２０１２年９月 中国工程机械学报 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＭＡＣＨＩＮＥＲＹ 、ｋｌ－１０Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２０１２涡流发生器涡激振动抑制研究 郝志永，余恒旭，宓为建，卢凯良 （上海海事大学物流工程学院，上海２０１３０６） 摘要：通过风洞实验对涡流发生器的涡激振动抑制效果进行了分析研究，确定了涡流发生器的最佳几何参数， 并探讨了涡流发生器涡激振动抑制机理．结果表明：从阻力系数的角度，涡流发生器比螺旋条纹圆管有更大的涡 激振动抑制优势．热线风速仪的测量结果表明：光滑圆管及涡流发生器圆管尾流展向尾流速度相关系数不受雷 诺数及涡流发生器的影响．涡流发生器主要是通过影响边界层的分离进而影响涡街脱落点来抑制涡激振动，对 涡街脱落的沿展向三维扩展没有影响． 关键词：涡流发生器；涡激振动；涡街脱落 中图分类号；０３５３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—５５８１（２０１２）０３—０２５３—０７ …■１１●＇Ｊ■●一 Ｖ０ｒｔｅｘ－ｉｎｄＵｃｅｄＶＩｂｒａｔｌｏｎｓｕＤｐｒｅｓｓｌｏｎｆｏｒｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ＨＡＯＺｈｉ－驷御，彤Ｈｅｎｇ－ｚｕ，ＭＩＷｅｉ—ｊｉａｎ，ＬＵＫａｉ—ｌｉａｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｏｇｉｓｔｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｖｏｒｔｅｘ—ｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ（ＶＩＶ）ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎＶｏｒｔｅｘＧｅｎｅｒａｔｏｒｓ（ＶＧｓ），ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＶＧｓａｒｅｆｉｒｓｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅＶＩＶｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＶＧｓ，ｒａｔｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｈｅｌｉｃａｌｓｔｒａｋｅｓ，ｐｏｓｓｅｓｓｓｔｒｏｎｇｅｒＶＩＶｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｔｅｒｍｓｏｆｄｒａｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｅｌａｂｏｒａｔｅｄｆｒｏｍｈｏｔｗｉｒｅａｎｅｍｏｍｅｔｒｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｗａｋｅｆｌｏｗｓｐａｎｗｉｓｃａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｎｏｔａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅＲｅｙｎｏｌｄｓｎｕｍｂｅｒａｎｄＶＧｓ．Ｔｏｔｈｉｓｅｎｄ，ｔｈｅＶＩＶｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｓｍａｉｎｌｙａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｖｏｒｔｅｘｓｈｅｄｄｉｎｇｐｏｉｎｔａｌｔｅｒａｔｉｏｎ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｐａｎｎｉｎｇｏｆｖｏｒｔｅｘｓｈｅｄｄｉｎｇｉｓｎｏｔｉｍｐａｃｔｅｄｂｙＶＧｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｏｒｔｅｘｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｖｏｒｔｅｘ—ｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｖｏｒｔｅｘｓｈｅｄｄｉｎｇ 近年来，海上油气开采由浅海转向深海，如何防止由涡激振动（ＶＩＶ）所带来的结构疲劳及破坏成为深水作业重要课题之一．目前，被动抑制方法是工业界应用最普遍的涡激振动抑制办法之一．涡流发生器（ＶＧ）是被动控制方法的一种，得到越来越多的重视和应用．其工作原理是通过来流与涡流发生器边界层动量交换实现对圆柱尾流涡街脱落的破坏，达到涡激振动抑制目的［１］．ＨＯＦＦＭＡＮＮ等人［２］实验研究了高雷诺数下涡流发生器对圆柱体拖拽力的影响，分析了攻角口＝５０。时（图１），不同设计规格的涡流发生器及其尾迹涡结构，研究发现在雷诺数达到１７００００的时候，最大阻力可减少到７１％，但当雷诺数超过３０００００的时（阻力危机范围内），涡流发生器将失去有效性．同时，当雷诺数大于３０００００时，边界层湍流模式发生转变，“单泡”现象发生Ｌ３ｊ．ＪＯＨＮＳｏＮ等Ｈ］也对阻力危机做出过观察，他们发现在雷诺数达到３０００００时拖拽力有明显下降．通过实验分析，ＪＯＨＮＳＯＮ等［４］和ＧＡＤＥＬＨＡＫ等口１发现高雷诺数时，当间隔￡与高度ｈ比为４时涡激发生器表现出最佳效果．ＲＡＯ等［６Ｊ发现完全浸入水中的ＶＧ因为比较低的拖拽力表现出更 基金项目：上海市科学技术委员会浦江计划资助项目（１０ＰＪｌ４０４７００）；上海市教委重点创新资助项目（１２ＺＺｌ４９）；上海市教育委员会重点学科建设资助项目（Ｊ５０６０４）；上海海事大学校基金资助项目（２０１０００８９，２０１１００４１，２０１１００３７） 作者简介：郝志永（１９７４一），男，博士．Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｏｚｈｉｙｏｎｇ＠ｓｈｍｔｕ．ｅｄｕ．ＣＤ＿ 万方数据