大气边界层内Magnus叶片设计与研究

发布时间：2024-06-30 18:02

　　由于地面黏度和地形粗糙度的作用,使得靠近地面的大气边界层处存在较大的风力梯度,该梯度作用于叶片上将产生叶片的转矩变化和俯仰力矩,从而导致输出功率的减少。为了提高输出功率,提出了一种基于马格努斯效应的阶梯型叶片。在整个研究中,将阶梯型叶片简化为分段自旋的圆筒,以NACA4418叶型作为对比研究对象。利用叶素动量理论对两种叶片进行分析与计算,研究表明:大气边界层的存在导致传统叶片的输出功率减少10%,而用阶梯型叶片代替传统叶片,其输出功率将增加近70%。同时采用计算流体动力学进行模拟计算,计算结果表明,传统叶片效率损失估计在4%⁵%,而阶梯型叶片效率反而增至60%。

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【部分图文】：

图1马格努斯效应原理图

图3Chiral叶片的叶素构成2基于BEM设计与分析

)式中:U∞和ρ分别为来流速度和密度。图1马格努斯效应原理图大气边界层中，平均风速随高度发生变化，其变化规律称为风剪切或风速廓线，风速廓线可采用对数律分布或者幂函数分布，如图2所示。图2大气边界层中风速变化的规律根据式(1)可以看出，升力的大小主要取决于来流速度和圆柱体的结构尺寸....

图4叶片的几何示意图其功率系数可以表示为:

图4叶片的几何示意图其功率系数可以表示为:CP=Pr12ρAU3#=4(1－a)2a(6)由此，可以计算出风轮扫掠面积A:A=2PrρCPU3#(7)因此，风轮半径Ｒ可以表示为:Ｒ=Aπ槡(8)气动力开始处的半径Ｒ为1/4叶轮半径处，叶素的展长b为:b=Ｒ－Ｒ0N(9)式中:N为....

图5马格努斯风机叶素气流速度和气动力组成［11］在叶轮旋转平面上的圆柱叶片的径向位置处的速

a'1+a'=σCLcosφi－CDsinφi()4sinφicosφi(13)a1－a=σCLsinφi+CDcosφi()4sin2φi(14)C1=CLcosφi+CDsinφi(15)C2=CLsinφi－CDcosφi(16)2.2Chiral叶片的BEM分析为了便于计....

本文编号：3998879