风墙聚能风力机的三维数值模拟及优化

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本文研究了风墙聚能风力机装置,本装置是在风力机两侧建造两堵墙以形成一个聚能扩散装置,使风轮的下游产生负压,能够增加风能密度,进而提高风力机的发电功率。 本文利用计算流体力学软件FLUENT对在风力机两侧建造挡风墙的聚能增速装置的空气动力学性能进行了数值模拟。计算基于N-S方程,采用三维稳态隐式解法,湍流模型采用k-ε模型,离散方法为二阶迎风格式,压力速度耦合采用SIMPLE算法。主要计算了风力机风墙装置在大气环境下对固定来流风速的聚能增速效果,分别模拟了当风墙收缩段和扩张段的长度变化、风墙进出口面积变化、风墙喉部宽度变化以及风墙整体高度变化时对风轮平面处的风速的影响,从而得出了风墙的尺寸和形状参数变化对风力机输出功率的影响规律。在此基础上,利用正交优化方法对挡风墙进行尺寸和形状的优化,并得到一个优化的风墙形状,为风墙风力机的建造提供了参考依据。
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