風(fēng)機(jī)葉片弧度臼對(duì)動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響

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主要體現(xiàn)在有效迎風(fēng)面積的變化。由于Savonius風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)是一種阻力型風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)，根據(jù)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生機(jī)理，在水平方向上，距離風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)中心越遠(yuǎn)的葉片部分所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，葉片直徑越大，在單位高度上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力越強(qiáng)；而在豎直方向上，風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)的高度越高，風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片的有效迎風(fēng)面積越大，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力越強(qiáng)。因此，若風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片的迎風(fēng)面積一定，存在一定的高徑比，使得水平方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力與豎直方向的葉片高度達(dá)到最佳組合，從而使葉片整體轉(zhuǎn)矩輸出性能最優(yōu)[52】。
　　而對(duì)于變異Savonius風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片，由于葉片造型的改變，風(fēng)速在豎直方向上產(chǎn)生速度分量，葉片高徑比的大小同樣會(huì)影響風(fēng)速在豎直方向的速度分量，從而改變流場(chǎng)特性，影響葉片的轉(zhuǎn)矩輸出性能。本文中高徑比的改變是通過(guò)固定葉片直徑，改變?nèi)~片高度的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，高徑比越大，有效迎風(fēng)面積越大，因此葉片平均動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)隨高徑比的增大而增加，而葉片的動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)極差在葉片高徑比為2．4時(shí)達(dá)到了最小值。圖4．13為高徑比為2和2．4的風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片的表面壓力云圖對(duì)比，其中圖(a)和圖(C)是各自達(dá)到最大動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)時(shí)的壓力云圖，圖(b)和圖(d)是各自達(dá)到最小動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)時(shí)的壓力云圖。對(duì)比發(fā)現(xiàn)可知，圖(a)和圖(b)葉片的壓力分布變化較大，而圖(C)和圖(d)葉片的壓力分布變化較小，高徑比的變化間接影響到葉片造型的變化，從而影響葉片表面的壓力分布，導(dǎo)致葉片在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期之內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的震蕩幅度有所不同，這在一定程度上解釋了高徑比為2．4的扭曲葉片的動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)極差最小這一試驗(yàn)結(jié)果。
　　4．2．6．3葉片弧度臼對(duì)動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響
　　葉片弧度口對(duì)動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)的影響主要體現(xiàn)在葉片迎風(fēng)面形狀的改變，葉片迎風(fēng)面形狀的變化會(huì)影響葉片周圍的流場(chǎng)特性，從而影響葉片的動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出性能。同樣弦長(zhǎng)的情況下，葉片弧度越大，氣流沿葉片表面流動(dòng)的路徑越長(zhǎng)，形成渦流的可能越大，如果在葉片的迎風(fēng)面處形成渦流，將會(huì)在渦流區(qū)附近形成一定的低壓區(qū)，降低葉片迎風(fēng)面表面壓力，從而對(duì)葉片動(dòng)轉(zhuǎn)矩的輸出產(chǎn)生消極影響，降低風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片平均動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)。
　　在Results模塊的CFD．Post中取Y值為0的XZ平面，顯示該面的速度矢量分布，得到如圖4．14所示的不同弧度葉片在同一位置的速度矢量分布圖，其中圖(a)、(b)、(c)、(d)中葉片的弧度分別為1200、140。、160。、1800。對(duì)比4張圖可以看出，葉片弧度為120。時(shí)，葉片附近空間基本沒(méi)有渦流區(qū)形成，葉片直接對(duì)來(lái)流產(chǎn)生阻力，從而產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩：葉片弧度為1400時(shí)，在右下方的兩個(gè)葉片凹面一側(cè)分別形成一個(gè)較小的渦流區(qū)；葉片弧度為160。時(shí)，在相同位置形成兩個(gè)渦流區(qū)，且分布范圍較1400時(shí)更大；葉片弧度為180。時(shí)，在三個(gè)葉片的凹面一側(cè)均形成渦流區(qū)，且渦流區(qū)較大。
　　可以看出，葉片弧度越大，葉片凹面附近空間形成渦流區(qū)的概率越大，葉片凹面一側(cè)表面壓力越小，葉片兩側(cè)的壓差越小，葉片所能產(chǎn)生的動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小，整體的動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出越小，這合理的解釋了風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片的平均動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)隨葉片弧度p的增大而單調(diào)遞減的試驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，渦流區(qū)的形成對(duì)于葉片周圍流場(chǎng)的變化起到了緩沖作用，當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于緩沖區(qū)的存在，使得葉片兩側(cè)壓差的變化更平緩，轉(zhuǎn)矩的整體輸出更平穩(wěn)，因此一定程度的渦流區(qū)有利于降低葉片動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)的震蕩幅度。對(duì)于弧度為120。的葉片，由于葉片弧度較小，氣流沿葉片凹側(cè)流動(dòng)的路徑較短，在不同時(shí)刻氣流對(duì)于葉片的沖擊狀態(tài)變化較大，這也直接影響不同時(shí)刻葉片輸出轉(zhuǎn)矩的變化幅度，因此弧度為120。
　　的葉片的動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)極差較大，動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)曲線的震蕩幅度較大，而弧度為140。～180。的葉片的動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)極差較小，動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)曲線的震蕩幅度較小。4．3基于扭角和弧度的交互作用試驗(yàn)上節(jié)對(duì)變異Savonius風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片扭角口等四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn)，對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)葉片的動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出性能進(jìn)行了分析，分析可知葉片扭角a和葉片弧度0對(duì)葉片動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出性能影響較大，葉片重疊比OL和葉片高徑比爿尸的影響程度相對(duì)較小，且影響規(guī)律較為明顯，因此本節(jié)在對(duì)葉片重疊比OL和葉片高徑比彳P取定值的基礎(chǔ)上對(duì)葉片扭角僅和葉片弧度0進(jìn)行交互作用分析。