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伴随着分布式能源的战略推进,小型低速风力机得到快速发展。碟形风力机作为本文的研究对象具有低噪、高效、自启动等优点。本文针对碟形风力机叶轮进行优化设计,通过数值模拟及风洞实验方法,研究风轮叶片弦长及弯度等主要参数对风力机气动性能的影响规律,获得优化参数范围,为风力机叶轮结构定型提供依据。具体工作内容如下:分析碟形风力机叶轮结构结合前期研究结果,确定叶片弦长及叶片弯度为进一步优化的主要参数,并分析参数的变化范围,确定本文研究工况。根据确定的研究工况建立模型并进行三维稳态数值模拟计算,通过流场、转矩、功率和效率分析等方法研究风力机气动性能。首先通过多种湍流模型计算结果与实验结果的对照,标准k-ω模型计算结果与实际试验更吻合,后文全部模拟选用标准k-ω模型计算。结果表明:叶片弦长对风力机的气动性能影响会随着叶片弦长的增加而先增后减。在课题研究范围内,弦长20mm的叶轮作为气动性能最好的模型,最大风能利用系数为0.364,是13.64mm和30.64mm叶片弦长模型的1.25倍左右。与叶片弦长对风力机气动性能的影响规律类似,风力机的气动性能同样会随着叶片弯度的增加而先增后减,在0°至180°的中七个水平的变化下,碟形风力机的最大风能利用系数从0°叶片模型对应的0.212增至60°模型对应的0.364,然后下降到180°模型对应的0.168。两组模型中分别选取3个模型进行3D打印成型,在低速风洞中进行功率特性测量,得到结果与数值模拟的结果对比,很好地验证数值模拟中叶片弦长和弯度对风力机气动性能影响的规律。