風機模型基于平均動轉矩系數的交互作用分析

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　　表4．7為葉片扭角和葉片弧度對于平均動轉矩系數的交互作用表，根據交互作用表繪制成如圖4一17所示的平均動轉矩系數分布圖，根據表4．7和圖4．17可以對兩個結構參數變化時的平均動轉矩系數變化情況進行定性和定量分析。由表4．7和圖4一17可知，當葉片弧度曰保持不變，葉片扭角僅由600逐漸增大至900時，葉片平均動轉矩系數均呈現單調遞增的趨勢，且增長速度逐漸減緩，其中葉片扭角伉為800和900時葉片平均動轉矩系數高于總平均值0．34745727。值得注意的是，扭角a為60。，700時平均動轉矩系數主要被(60。，1500)，(700，1500)兩個坐標點所示的過低平均動轉矩系數拉低，(600，1300)，(700，1300)，(600，1400)，(700，1400)等坐標點所示的平均動轉矩系數同樣相對較高。當葉片扭角伉保持不變，葉片弧度p由130。逐漸增大為1500時，葉片平均動轉矩系數基本呈現單調遞減趨勢，且減小速度逐漸增大，其中葉片弧度p為130。和1400時葉片平均動轉矩系數高于總平均值0．34745727。綜上所述，葉片弧度0為130。-1400，葉片扭角a為60。～90。時，葉片的平均動轉矩系數相對較高，此時風機廠風機動轉矩輸出性能相對較為優異。
　　4．4結構參數的優化分布區間及對比試驗
　　4．4．1結構參數的優化分布區間
　　根據基于風機廠風機葉片四個結構參數的正交試驗和基于葉片扭角和葉片弧度的交互作用試驗，綜合考慮風機廠風機葉片的動轉矩系數極差和平均動轉矩系數，結合不同結構參數的Savonius風機廠風機葉片動轉矩系數曲線的變化趨勢，在盡可能優化風機廠風機葉片動轉矩綜合性能的優化目標下，選取較低的動轉矩系數極差、較高的平均動轉矩系數以及較平穩的動轉矩系數曲線所對應的葉片結構參數，最終得到如表4—8所示的葉片結構參數優化分布區間。
　　4．4．2變異葉片與傳統葉片的對比
　　在表4．8所示的葉片結構參數優化分布區間里選取葉片重疊比為0．25、葉片高徑比為2．4、葉片扭角為60。、葉片弧度為140。的變異Savonius風機廠風機葉片，利用相同的數值模擬方法，與葉片重疊比為0．25、葉片高徑比為2．4、葉片弧度為1800的直葉片型Savonius風機廠風機葉片進行對比。圖4．18即為兩種葉片的動轉矩系數在一個周期內的變化曲線，由圖中曲線可以看出，扭曲葉片的動轉矩系數震蕩幅度較直葉片明顯降低，且動轉矩系數整體分布較直葉片明顯提高。根據仿真所得數據分別計算扭曲葉片和直葉片的動轉矩系數極差和平均動轉矩系數，扭曲葉片的動轉矩系數極差約為0．052，直葉片的動轉矩系數極差約為0．308，扭曲葉片動轉矩系數極差較直葉片降低幅度約為83．12％；扭曲葉片的平均動轉矩系數約為0．343，直葉片的平均動轉矩系數約為0．244，扭曲葉片的平均動轉矩系數較直葉片提升幅度約為40．57％。綜上所述，變異Savonius風機廠風機葉片的動轉矩輸出性能較直葉片型Savonius風機廠風機葉片有了較大程度的提升，直葉片型Savonius風機廠風機在運行過程中動轉矩震蕩幅度較大、動轉矩系數較低、風能利用率較低的缺點得到極大的改善。本章利用單因素試驗、正交試驗、交互作用試驗等數據分析方法對風機廠風機葉片各結構參數進行了合理的試驗安排，以動轉矩極差、動轉矩系數極差、平均動轉矩系數、動轉矩系數曲線等為評價標準，對各結構參數對于風機廠風機葉片動轉矩輸出性能的影響方式和影響機理進行了分析，并最終確定了葉片各結構參數的優化分布區間。