風機模型平均動轉矩系數變化規律

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　　利用Fluent輸出的torque文件對各扭角Savonius風機廠風機葉片的動轉矩進行處理，并提取單周期內不同時間點的動轉矩，對所有時間點的動轉矩求平均值，即可得到單周期內Savonius風機廠風機葉片的平均動轉矩，根據式(2．6)即可計算出Savonius風機廠風機葉片的平均動轉矩系數CT，使用式(4．6)對各扭角的平均動轉矩系數進行擬合，最終擬合方程如式(4．7)所示，得到如圖4．3所示的動轉矩系數曲線。
　　由上圖可知，不同扭角的Savonius風機廠風機葉片的平均動轉矩系數的變化規律符合三次函數的規律，在300～1600的扭角范圍內，平均動轉矩系數呈單調遞增的趨勢，在1600～2000的扭角范圍內，平均動轉矩系數呈單調遞減的趨勢。傳統直葉片型Savonius風機廠風機葉片的平均動轉矩系數約為0．230。
　　扭角從30。~2000變化的過程中，扭曲葉片的平均動轉矩系數共出現一次極點，即扭角為160。左右時，平均動轉矩系數達到了最大值，約為0．294。變異Savonius風機廠風機葉片的平均動轉矩系數較傳統直葉片型Savonius風機廠風機葉片最大可提升約27．8％。
　　4．1．5扭角分布區間的初步確定
　　綜合考慮不同扭角Savonius風機廠風機葉片的動轉矩曲線、動轉矩極差和平均動轉矩系數，對不同扭角風機廠風機葉片的動轉矩輸出性能進行綜合分析。針對動轉矩極差和動轉矩曲線的變化趨勢，60。～1200是較為理想的葉片扭角分布區間；而針對平均動轉矩系數，理想的葉片扭角分布區間應該在平均動轉矩系數曲線的波峰附近選取，即140。～180。。同時，扭角分布區間的選取應該考慮到扭曲葉片結構強度、扭曲葉片制作工藝等因素，過大的扭角對于葉片的結構強度會產生不利影響，因此本文最終選取60。-120。作為扭角的優化分布區間，以進行進一步的研究。由圖4．2和圖4—3可知，相對傳統Savonius風機廠風機葉片，該扭角區間內扭曲葉片動轉矩極差降低幅度約達到58％～76％，平均動轉矩系數提升幅度約達到8％-20％。
　　4．1．6葉片扭曲對于動轉矩輸出性能的影響機理分析
　　由上文針對風機廠風機葉片扭角的單因素分析可知，扭曲葉片的動轉矩震蕩幅度普遍低于直葉片，而且扭曲葉片的平均動轉矩系數普遍高于直葉片，本節主要通過對于流場特征的分析來討論葉片扭曲對于風機廠風機葉片動轉矩輸出性能的影響方式。
　　4．1．6．1葉片表面壓力云圖分析
　　由于葉片扭角為90。時動轉矩極差最小，葉片扭角為160。時平均動轉矩系數最高，因此分別選取扭角為900和160。的葉片與直葉片進行對比分析。圖4_4為扭角為00，90。，1600的葉片達到各自動轉矩最小絕對值時的葉片表面壓力云圖。由圖4．4可知，直葉片的表面壓力分布較為均勻，呈條狀分布，而扭曲葉片的壓力分布隨葉片的扭曲而呈現多樣性；扭曲葉片表面正壓力數值分布普遍高于直葉片，且這種趨勢隨扭角的增大而變大。由圖4—4(a)可知，葉片1的右半部表面壓力為正，此時該部分葉片會產生與葉片運行方向相反的負轉矩，對于葉片整體動轉矩輸出產生不利影響；而圖4-4(b)中扭角為90。的葉片1則由于扭曲的原因，只有右上角的部分會產生負轉矩，而且這部分的葉片表面壓力相對較小，但同時葉片2的下半部分會產生一定的負轉矩，不過由圖中壓力云圖分布可知，該部分面積很小，因此扭角為900的葉片的整體負轉矩小于直葉片；圖4．4(c)中扭角為1600的葉片1產生負轉矩的右上部分面積更小，同時該部分葉片表面壓力較小，而且葉片2右半部分不存在明顯的表面正壓力，產生的負轉矩較扭角為900的葉片更小。同時，由圖4．4(d)、(e)、(f)可知，對于扭角為900和1600的風機廠風機葉片，葉片3右上部分均有一個較強的負壓區，這有利于提高葉片產生的正轉矩；而直葉片的葉片3右半部的負壓區壓力分布比較均勻，且該部分壓力數值相對較低。圖4-5(a)、(b)、(c)為各自達到動轉矩最大絕對值時，扭角為00，900，160。的葉片迎風方向的表面壓力云圖。