对小型垂直轴风力机的风洞实验与数值虚拟研究

纪末，Healy深入研究了三角翼圆锥积对单位向幅度双管雨势燃气稳固性的所受到影响。

基于我们的实时结果，可选择了NACA0022三角翼作为；大要的三角翼候选方案。为了创始人微分精准的三角翼，采行了更极高质幅度泡沫塑料材质通过数控铣床制做曲轴分枝。为了使分枝具备有限的切变以承所受发动机极高速轴向造成了的离心弯曲力，泡沫塑料材质的圆锥积能够翻倍极数值。

在末始飞行测试中都，即使未扭转间接地的驱动力，发动机有时就会突然增极高轴向运动速度并最后停止。无疑，发动机分枝的中心地带通过皮带将其单独到承托瓦片的环路较为慢轴向。这是由于尾舵机翼中都心与单独皮带的确实可视。显然，单位向幅度双管雨势燃气的机翼中都心在每一次轴向过程中都都在急剧叠加，因此具体轴向分枝上的单独圆孔的最佳当年方并不是一个恰当的过程。可得算的轴向分枝单独角度看的远极高达叠加不到5，而这个小角度看叠加就会避免机翼只不过减损，从而最后避免发动机的负载只不过减损。

在制做早先，适用CAD静态顺利完成建筑设可得，如绘出有1简述。适用两个深沟球螺丝承托发动机，并允许曲轴轴意志轴向，其中都下螺丝通过充当推力螺丝来承托发动机的重幅度。建筑设可得了两个承托支架以及承托支架，以便它们可以配置在；大齿轮箱上的反之亦然极高度，以乘载2.3或4个不尽只不过相同弧度的将来分枝。

曲轴分枝的向外支架和承托杆采行铝条原料，其气动剖面具备椭圆凸侧边和翘锐的后缘。所有缓冲器都被配置在一起，以便可以精采组装或缩减。绘出有1显现出有了最后组装的发动机。

绘出有1

为了可得算发动机的负载驱动有，适用了一个恰当的驱动力车轮。通过扭转两个车轮天阳两者之间的距离来增极高和增加间接地在发动机曲轴轴上的驱动力。间接地的驱动力是根据车轮天阳间接地的力无论如何数值和驱动轴半径可得数给出有的。为了可得数负载驱动有，将该驱动力与发动机的轴向运动速度结合，发动机的轴向运动速度通过一种每轴向一周的光电转矩可得顺利完成可得算。

未适用反馈控制种系统来控制发动机，因此无法可得算发动机极高达远极高达驱动力的力学性质。这是因为极高达此限制后，间接地负载的也就是说增极高就会避免发动机轴向运动速度增极高以及所分解的机翼增极高。如果没控制种系统来增加间接地的驱动力以充分利用重新气动状况，发动机曲轴的运动速度将随即升极高，从而使间接地的驱动力与较慢轴向发动机的状况更加不匹配。

<<·——科学深入研究结果——·>>

我们介绍了雨势燃气可得算活动的结果，然而首先能够二阶释螺丝和车极高巨大损失的所受到影响。为了具体种系统中都巨大损失的负载幅度，顺利完成了一系列的停转飞行测试。在移除泡沫塑料曲轴分枝后，为了增极高种系统的静止惯幅度，小的确实性被单独在承托支架的顶端。手动轴向曲轴种系统，使其略微极高达雨势燃气稳固性飞行测试中都适用的远极高达运动速度，然后由于螺丝摩擦力和承托支架及可用确实性的车极高效应，意志减速。

随着运动速度的增极高，记录下小时和瞬时曲轴转矩。根据这些文档，可以可得数没曲轴分枝种系统的螺丝和车极高巨大损失。这不是有用的负载驱动有，但它一直是雨势燃气关键在于巨大损失并在驱动力车轮中都避免有用功的负载，并且是与CFD结果顺利完成较为的确实数值。在这样较小的发动机中都，螺丝巨大损失是更加数值得留意的，因此能够顺利完成仔细数据库分析。

绘出有2显现出有了由于螺丝摩擦力和车极高而避免的可得算驱动力随着速比的叠加，以及只不过相同状况下车轮间接地的驱动力。很也就是说，在极高速比下，由于螺丝、承托支架和种系统中都的车极高避免的巨大损失所造成了的驱动力是间接地车轮驱动力的两倍。

这仅仅对车极高驱动力的可得算偏差将对稳固性下式避免更加数值得留意的所受到影响。在稳固性曲线的另一端，即在速比左右为2时，间接地的车轮驱动力是车极高驱动力的两倍以上，但无论如何，这种驱动力巨大损失一直更加数值得留意。

绘出有2

由于螺丝摩擦力和车极高造成了的负载巨大损失是速比的繁杂函数。这是由于螺丝力学和气动力学中都关乎的力学力学性质的叠加性质。在速比很更极高的才会，（均）承托支架和可用确实性上的不变将是流体，并避免一个湍流下式数值，而在速比极更极高的才会，不变很确实是扇叶流出的。

由于铝表皮圆锥积的叠加，螺丝的巨大损失也就会遭遇叠加。还应留意到，鉴于在螺丝中都巨大损失的总负载比例很小，发动机在顺利完成任何稳固性可得算早先据估可得轴向30分钟以顺利完成机内。

通过可得算曲轴在不尽只不过相同测得下减速的运动速度，可得数了由于车极高和螺丝摩擦力造成了的巨大损失，并分解了曲线拟合。在稳固性映射深入研究中都，适用驱动力车轮可得算雨势燃气的稳固性，然后对每个测得适用曲线拟合多项双管可得数车极高和螺丝负载巨大损失，以及发动机关键在于的总负载。然后将车轮可得算和巨大损失相加，得不到发动机避免的总负载。

顺利完成了敏感性数据库分析，通过扭转可用确实性的湍流下式，并留意整体稳固性下式的叠加。此外，还顺利完成了偏差数据库分析，难以实现轴向运动速度触发缓冲器的确实性以及适用车轮天阳的确实性。这些结果的确实性；大要取决于对车极高和螺丝摩擦力巨大损失的确实性。

可用增极高曲轴总成静止惯幅度的可用确实性的菱凸都是为圆柱凸，因此适用较难该菱凸和碰见的摩擦下式的湍流下式。然而，随着曲轴总成减速轴向运动速度，摩擦下式也就会遭遇叠加，因此在具体尽幅度的湍流下式时不存在另一个繁杂性。可用确实性的菱凸也只都是类似于圆柱体，这也使得二阶决办法繁杂立体化。

在具体发动机避免的负载时，远极高达整体偏差左右为20%，尽管不存在无论如何偏差，但举例来说更加好。对于一些测得，发动机通过扭转间接地的驱动力来减法在其速比之内运动，举例来说在5%以内。因此，我们可以在5%的之内较为CFD实时和科学深入研究静态的行驶状况叠加，但可以预期实时和科学深入研究两者之间的无论如何负载下式不存在20%的关联性。

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固度是决定发动机翻倍远极高达稳固性下式的轴向运动速度的；大要参数之一。极更极高的固度举例来说仅仅很更极高的速比和很更极高的经济性。在更极高速比下，曲轴分枝与通过由上面分枝落下的体积中都的大均湍流出作用力较弱，但在极高速比下，曲轴分枝开始与下游分枝的尾流出翘锐交互。

正如上面仍未详述有的，由于瓦片或许，该曲轴分枝的固度更加极高，因此绘出有3中都简述的速比相对来说很更极高。Kirke紧密结合了其他具备不尽只不过相同速比的发动机飞行测试数据库，并详述这些发动机的远极高达经济性在TSR为3和5时翻倍。在很更极高的TSR时（在2和3两者之间），该数据库显现出有远极高达稳固性下式少于30%。难以实现该发动机的长宽比，预期稳固性下式仍将更是更极高，严格来说预期左右为20%。

绘出有3

绘出有3显现出有了两分枝和三分枝发动机静态的固度效应，两种静态显现出有了近似于的远极高达驱动力数值，但两分枝发动机的远极高达数值位处很更极高的速比附近，这是由于建筑设可得的固度很更极高。随着轴向运动速度的增极高，两分枝发动机的驱动力升极高运动速度更极高于三分枝发动机。

尽管两分枝发动机静态和三分枝发动机静态的每个分枝的远极高达驱动力更加接近，但两分枝发动机静态的每个分枝的负载极更极高，因为它在更是极高的轴向运动速度下避免远极高达驱动力，参考绘出有4。

绘出有4

绘出有4还显现出有，增极高更是多分枝的商业价值增加；随着分枝为数的增极高，每增极高一个分枝都就会增极高一个尾流出，并增极高翻倍最佳稳固性的轴向运动速度。极高固度机缓冲器举例来说可用极高驱动力、更极高速配置，例如冷却水；更极高固度机缓冲器可用更极高驱动力、极高速配置，例如电力生产。

增极高更是多分枝的好附近取决于各种所即可稳固性构造和制做价格两者之间的取舍。所受分枝为数所受到影响的其它参数除此以外曲轴重幅度和阳衡、瓦片有效载荷、驱动力纹波、更极高速驱动力和疲劳湍流。应该留意到，增极高了分枝的为数，但这些分枝的弦长没增加，因此固度大大的增极高。

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具备尽幅度的很薄结实度可以使流体从流体扭转为扇叶流出，其摩擦下式很更极高于光滑很薄上的不变，举例来说就会避免湍流增极高。然而，扇叶流出流体也更是能顽强抵抗曲轴分枝很薄的不变复合，因此在扇叶流出不变下确实就会增加湍流，而在流体不变下不存在不变复合。

由于制做过程中都适用的更极高质幅度泡沫塑料材质，分枝的很薄结实度在可见之内。然而，适用结实度可得算游标卡尺预估远极高达结实度的尺度左右为0.5毫米，非无幅度纲结实度左右为0.005毫米。

末始飞行测试时，发动机曲轴分枝保持原始制做状态。然后，在适用细砂纸木工抛光分枝后顺利完成了静态飞行测试，通过随即适用结实度可得算游标卡尺预估得不到规范立体化的结实度左右为0.0005毫米，即比当年一情况更极高一个为数级。数值得留意的是，在适用玻璃纸抛光后，剖面菱凸的任何叠加都是微不足道的。绘出有5定性地显现出有了附近理当年后很薄结实度的关联性。

绘出有5

从绘出有6可以明确地显现出有，很薄结实度对静态发动机的稳固性下式有数值得留意所受到影响。在很更极高测得下，抛光分枝在两分枝和三分枝飞行测试范例中都也就是说增极高了稳固性。这确实是因为结实很薄较早地遭遇流体到扇叶流出流体的扭转，因此更是个人主义于保持附着在三角翼很薄上，从而增加了三角翼的湍流。有意思的是，对于4.31m/s的测得，阳滑分枝和结实分枝的稳固性曲线在速比略极高于2.2时交叉。

绘出有6

雨势燃气的传统观念摩擦下式下定义对于不变测得保持也就是说，但如果难以实现不变所见的摩擦下式取决于曲轴相对来说测得，那么这些数据库不存在相关联。这并不令人不幸。VAWT曲轴分枝上的摩擦下式随着其轴向而急剧叠加，既向舟方向，也向舟方向，即舟面和背风面，如绘出有7简述。

绘出有7

随着发动机轴向运动速度的增极高，远极高达运动运动速度增极高，远极高达摩擦下式也增极高。当然，通过确实的速比，最小背风摩擦下式确实降至零。随着这些摩擦下式的叠加，不难理二阶稳固性曲线就会遭遇这种交叉，如绘出有8简述。

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该均备有了对科学深入研究可得算和可得数给出有顺利完成较为的结果，以更是充分地了二阶静态发动机之内内的不变瓦片。适用的可得数电动力学标识符是Fluent，而交叉分解是适用Gambit完成的。通过实现交叉在政治上和少于10的合适数值，得不到了左右130万个单元的一维静态，如绘出有9简述。

末始二阶是适用一阶频如当年所述立体化给予的，直到给予时间尺度二阶（举例来说在大左右3或4个曲轴静止后），然后将室内空间频如当年所述立体化预设到更是确实的二阶室内空间频如当年所述立体化。

扇叶流出静态的可选择就会所受到影响结果的流出场以及实现二阶所即可的可得数天然资源和小时。在早先由Wolfe和Ochs顺利完成的深入研究中都，发现准则k-e静态在不变复合后给出有了不确实的结果。然而，k-e RNG静态被认为能更是确实地给出有关乎大不变复合的流出场，因此在当当年任务中都采行了k-e RNG扇叶流出静态。

绘出有9a显现出有了整个不变如当年所述，该如当年所述实时了雨势发动机并确实地实时了相对来说于发动机的试验残壁上和顶壁上。试验壁上在静态中都被包含刚才，因为难以实现静态曲轴与一号线的相对来说尺码，试验壁上的所受到影响确实是数值得留意的。如当年所述的当年部由界线状况“运动速度大门”下定义，它允许指明大门不变的较小和扇叶流出幅度。

扇叶流出切变为1%，弧度尺度为0.01米，可用都是考虑试验中都的若无扇叶流出。如当年所述的出有口由界线状况“出有流出”下定义。如当年所述的顶上、顶端和侧面下定义为无滑移壁上。数值得留意的是，大门和出有口界线并未放在在与试验中都的雨势发动机相对来说应的当年方，而是促使远离发动机。这样可以避免可得数界线与发动机之内内不变相互作用的潜在二阶决办法。适用向下交叉微分静态对曲轴微分菱凸顺利完成建模，如绘出有9b简述，并在曲轴中都间大跨度附近适用椭圆投影以简立体化可得数承诺。

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绘出有10显现出有了在测得为4.31 m/s时，发动机行驶点的叠加对稳固性下式的所受到影响，除此以外科学深入研究可得算、二维和全一维可得数流出体力学（CFD）的结果。所有科学深入研究数据库的偏差条单独为可得算数值的+20%。

一维给出有和科学深入研究可得算在极高水阳和菱凸上有当年提的一般性，这详述了一维CFD确实地捉到了湿气力学的基本不变力学力学性质。数值得留意的是，在这个摩擦下式为30000的才会，一维给出有和科学深入研究数据库两者之间的一般性在极更极高的角运动速度比方面不存在发散的发展趋势。

绘出有10

绘出有11显现出有了在测得为5.07 m/s或摩擦下式左右为34000时顺利完成的实时和科学深入研究结果。随即可以看着，一维实时更极高估了稳固性下式，都有是在极更极高的角运动速度比下。在极更极高的角运动速度比下，运动运动速度矢幅度与曲轴分枝两者之间的攻角叠加增加。因此，人们确实就会期望在极更极高的角运动速度比下，实时和科学深入研究两者之间的一般性就会有所改善，但在这里显然不是这种情况。

一维实时不除此以外向外承托支架，因此如果除此以外这些承托支架，发动机将就会所受到额外的湍流，从而使得负载稳固性下式更是更极高。这将使得实时结果与科学深入研究数据库两者之间的差别促使增加。

绘出有11

绘出有12显现出有了测得为5.81 m/s或摩擦下式为39000时的稳固性下式。虽然实时仅呈现了两个角运动速度比的结果，但结果显然较为接近很更极高摩擦下式时的结果。稳固性下式的略更极高于在科学深入研究数据库中都随着摩擦下式的增极高并没遭遇叠加，一直保持在大左右2.1至2.2的角运动速度比。

正如早先的科学深入研究数据库绘出有简述，稳固性下式举例来说随着摩擦下式的增极高而增极高。对于大均角运动速度比的2D和3D实时也是如此。稳固性的提极高确实是由于复合气泡从很更极高摩擦下式开始在分枝很薄的末始流体剪切层早先遭遇扭转所造成了的。

绘出有12

给出有的2D稳固性与科学深入研究和CFD结果两者之间的整体关联性确实有多个或许。；大要或许当然是2D CFD实时不除此以外虚拟世界发动机和3D实时中都不存在的所受到影响。通过对承托支架造成了的湍流巨大损失顺利完成恰当数据库分析，可以给出有这些湿气力学巨大损失更加小。通过适用尽幅度的湍流下式和局部运动运动速度可得数承托支架成份圆锥上的湍流巨大损失，然后从树干到承托支架顶上最小值，得不到总巨大损失。

因此，2D和科学深入研究结果与3D CFD实时两者之间的关联性；大要是由每个曲轴分枝两端不存在的曲轴翘扇叶造成了的。即可要留意的是，3D CFD微分静态除此以外中都心齿轮箱，但不除此以外承托支架，因此预期在这些结果和可得算结果两者之间就会不存在关联性，与科学深入研究和数数值精度就其。

绘出有13显现出有了2D实时给出有的单个曲轴分枝的驱动力驱动有。驱动力曲线的特点是驱动力下式具备极更极高且相对来说窄的略更极高于。

绘出有13

当曲轴分枝穿过偏航之内（小时段为0.25到0.8）时，都是没负驱动力避免。等效的3D实时的驱动力驱动有显现出有在绘出有14中都。整体上，驱动力略更极高于的菱凸与绘出有13中都的近似于，但在略更极高于两者之间的驱动力曲线菱凸遭遇了扭转，详述了不尽只不过相同的不变力学机制即将起作用，最举足轻重的是，整体驱动力极高水阳大大增极高。造成这种关联性的或许能够是翘扇叶的不存在。

绘出有14

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为了具体在只不过3D实时中都遭遇的一些举足轻重不变基本原理，适用了投影来可视立体化从曲轴分枝上脱落的扇叶度。这些投影设置在曲轴后缘的下游10%和50%的距离附近，以及略极高于中都档和75%的大跨度附近，如绘出有15简述。

绘出有15

在这个方向上，测得矢幅度指向页面内。从垂直可视立体化投影可以看着在不尽只不过相同波凸角下曲轴分枝上极高达顶上的水滴切变的叠加。在曲轴分枝扭转出有远极高达机翼之后（与绘出有14中都的远极高达驱动力不一定只不过相同），顶上水滴的切变将翻倍远极高达，这显然是曲轴分枝(a)的情况。水滴核心的切变和区域内在这个曲轴分枝和这个当年方（波凸）上翻倍远极高达。当这个曲轴分枝到达曲轴(c)的当年方时，极高达顶上水滴的区域内增加，而当曲轴到达分枝(b)的当年方时，极高达顶上水滴显然翻倍极数值。

这种叠加是由发动机曲轴分枝在不尽只不过相同波凸角度看上避免的机翼叠加造成了的。数值得留意的是，远极高达机翼扭转和顶上水滴切变翻倍远极高达数值两者之间确实不存在也就是说的提早。这仅仅是由于流出体即可要充分利用曲轴分枝之内内机翼叠加所即可的小时。

在绘出有16中都，适用了在曲轴分枝顶端的极高水阳可视立体化投影，促使展览品了极高达顶上不变扇叶度的切变。从这个绘出有中都可以明确地看着，由顶上水滴造成了的尾迹扩展到曲轴分枝落下的之内的更加大比例。绘出有16中都标有为W'的之内是当年一个曲轴避免的尾迹，在此绘出有中都显现出有的仿佛即将流出过中都央承托支架。

随着尾迹段随即向下游不变，它严格来说将与避免它的曲轴相互作用。这将避免该曲轴分枝很薄阻力产自的叠加，但也确实扭转曲轴分枝中都的流体向扇叶流出不变转换当年方。这是由于尾迹中都的扇叶流出极高水阳极更极高以及流出过该曲轴的不变的相对来说很更极高摩擦下式诱发。即可要留意的是，这些实时中都没捉到到这样的不变基本原理，但在试验静态中都确实不存在。

绘出有16

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该深入研究制做了一个小型静态单位向幅度雨势燃气，并在不尽只不过相同电力系统下顺利完成了飞行测试。该单位向幅度雨势燃气的直板分枝，具备4:1的长宽比，行驶在相对来说很更极高的翘速比下，其稳固性也就是说取决于分枝很薄的光洁度。

在关键摩擦下式（30,000）以下通过，使发动机很薄变结实，稳固性得不到提升，但在该摩擦下式以上，负载下式就会增极高。飞行测试还详述了，两片和三片分枝的发动机静态避免了类似的稳固性略更极高于，但三片建筑设可得的翘速比要大大增极高。

对该燃气的稳固性下式顺利完成了可得数给出有，结果显现出有，难以实现CFD实时和试验飞行测试中都的偏差和不具体性，3D实时与科学深入研究可得算结果具备更加好的一般性。与3D实时相对来说来说，2D实时显现出有出有数值得留意增极高的稳固性，这；大要是由于确实燃气和3D实时中都不存在的大型尾迹扇叶的不存在。

实时展览品了尾迹扇叶的时间尺度震荡力学性质，这是由曲轴分枝在每个曲轴轴向过程中都避免的机翼叠加造成了的。避免更是大机翼的波凸时，水滴就会更是翘锐，而在避免较小机翼的波凸，水滴就会也就是说减弱。

参考和文献

[1] UK energy in brief. DTI Publication. URN 06/220. [accessed online 02.03.07],; July 2006.

[2]The history of the DoE program. U.S. Department of Energy, Sandia NationalLaboratories,American Wind Energy Association.

[3] Dodd HM. Performance predictions for an intermediate-sized VAWT based onperformance of the 34-m VAWT test bed. In: Berg DE, editor. Proceedings ofthe ninth ASME wind energy symposium. Sandia National Laboratories;anuary 1990.

[4]Dodd HH, Ashwell TD, Berg DE, Ralph ME, Stephenson WA, Veers PS. Testresults and status of the DOE/Sandia 34-M VAWT test bed. In: Proceedings ofthe Canadian wind energy association conference. Sandia National Laborato-ries; September 1989.

[5]Berg DE, Klimas PC, Stephenson WA. Aerodynamic design and initial perfor-mance measurements for the Sandia 34-m vertical axis wind turbine. In:Proceedings of the ninth ASME wind energy symposium. Sandia NationalLaboratories; January 1990.SED-VOL 9,ASME.

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