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摘 要：我国是能源资源消耗大国，为能减少对不可再生能源资源的使用，开发清洁能源是一种途径，风力发电是比较重要的节约能源的渠道，风力发电系统当中风力发电机组是比较重要的组成部分，为能提高机组的运行效率，这就需要在相应设备的应用方面进行优化，发挥轴流风机作用是比较重要的，本文主要就风电场风力发电机组中轴流风机应用的需求以及实际应用详细探究，希望能为轴流风机应用推广起到积极作用。
关键词：风力发电机组;轴流风机;应用实践
1 风电场风机的主要类型以及应用特点
1.1风电场风机的主要类型
风电场中的风机有着不同的类型，应用的效益也各有不同，从以下类型进行介绍：
1.1.1水平类型
①水平类型的风机。主要有定桨距失速以及全叶变桨距和变速恒频技术变速类型风机，不同类型的风机结构特点是不同的，如定桨距失速性的风机在结构上主要是桨叶化轮毂是固定连接的，所以桨叶迎风角无法随风俗变化，控制系统总体来看较为简单。全叶变桨距型风机类型在叶片的设计上有着其特征，迎风角能够结合风速变化来调节，所以气动的性能是比较突出的，额定功率点以上能够保持输出功率的平稳。
②垂直类型风机。风电场风机类型当中的风机类型当中，垂直型也是比较常见的，这一类型和水平类型的风机相比较来说，叶轮的旋转轴是垂直地面表面的。垂直类型的风机历史比较悠久，前期的发展中技术上存在着不足之处，随着技术风机组技术的不断成熟发展，风机应用性能也在不断提高，经济效益也有效提升。
1.2风电场风机应用特点
风电场风机类型不同应用的优势也不同，如水平类型风机的设备是安置在塔柱的顶部的，在进行安装以及维护方面存在困难点，而垂直类型的能放在地面，这样就能降低安装维护费用，整体的稳定性也比较高。垂直类型风机没有复杂偏航对风系统，能在任意风向下正常运行发电，能简化控制胸痛，对风系统偏差不会造成能量利用率系数下降的问题。水平类型风机的叶片是运用锥形以及螺旋形变截面，翼型剖面相对复杂，叶片设计以及制造工艺有着其复杂度，垂直风机类型则不然，主要是等截面翼型的运用所以在制造的工艺上相对来说比较简单，成本也比较低。
2 轴流风机在风力发电机组中应用性能分析
轴流风机在风力发电机组当中应用能达到优化的作用，有助于提高應用的整体性能，通过对其应用性能的相应分析，能够对轴流风机的应用价值进行了解。
2.1轴流风机单叶片仿真模型
轴流风机的叶片有着其特色，通过对其叶片的相关构造的分析，能够对风机在运行过程中的性能有一定认识。如翼型参数，有叶片弦长以及攻角和叶片前后缘等相应内容，几何参数主要有前缘点，翼型最前端的点;翼弦，翼型前缘点和后缘点之间的连线;弯度线，翼型轮廓线内切圆圆心的连线;弦长c，翼型前缘点和后缘点之间的距离，即翼弦的长度。通过下图1能够对单叶片的特点进行观察。进行CFD数值仿真的方面，主要是通过计算流体动力学，是通过计算机应用进行设置参数，将抽象模型具体化呈现出来，在进行模拟的时候主要按照过程步骤实施的，如前期建立需要的模型，中间进行求解计算，后期就要出图和相应参数数据处理。
2.2叶片气动性能
风力发电机组当中对轴流风机的应用过程中，发挥作用的叶片是比较重要重要的，叶片的气动性能分析也是本文的一个要点。从叶片的力学参数层面进行分析，叶片在流动风吹拂下，受到力有升力以及阻力，叶片外观有相应弧度，流经叶片气流会产生压力差，和流风经方向垂直部分会形成叶片运动升力，叶片运动有着阻碍的力，方向和流风是平行的，这一力就是阻力。通常的垂直轴流风机低风速的过程中启动是有难度的，普通的垂直风机风俗大于25m/s的时候，对风力机组自身损耗和安全性能层面进行考量，要强制停止，叶片的攻角不同，所气流就比较容易从紧贴着叶片流动然后缓缓脱离，为能方便研究分析，通过对后续机组的整机NACA0018型叶片瑞其入口风速大小进行改变，选择风机从能启动到临界停机前风速段，以不同的风速进行呈现，攻角在0°—30°范围，每隔2°改变一攻角，组合多个工况，通过不同的流风速度，升力系统在叶片攻角的变化之下形成了相应曲线图，在0°—8°来看风速增长是对升力系数没有太大影响的，在攻角大于8°的时候，增长速度开始马下来。流风的速度增加的时候升力系数也会逐渐的增大，这是和气流绕机翼流动实际状况相符合的。而从阻力的系数变化来看，主要是体现在叶片攻角在发生变化的时候，增大的时候阻力系数也会有缓慢增长的趋势，在攻角大于8°的时候阻力系数增长的速度开始加快。
2.3针对轴流风机叶片的后缘速度
轴流风机在运行过程中，叶片的转动中后缘速度的分布有着其鲜明的特征，通过数值仿真方式能够获得零界攻角8°，在进行改变丰富的影响过程中，对入口处的风速进行改变，叶片处在尾流的形态表达的攻角是24°，通过对不同风速对单叶片尾流速度分布产生的额影响从以下图2进行观察能看到，这是单叶片的后缘一倍弦长不同来流风速下风速比的曲线呈现，横坐标是弦长处位置点以及弦长比无线纲值，从这一曲线图当中就能够看到，在风速是每秒20米的时候，最小的风速比是0.153，从而能够说明流速的恢复程度在就爱你小，主要是大风速的时候形成低速区出现了后移的状况，叶片上半区域风速要比先衰减后增大，叶片的上班区域附着流慢慢会形成低速区域，这样一来在自由气流的影响下，后面的速度会马上恢复到原有风速。
如果是在对攻角进行做一下变动的话，如在选择18°、24°以及 30°不同角度的时候，在对入口的风速进行观察的情况下，不同攻角对单叶片的尾流的流速分布会产生影响，叶片后不同位置是在相异的攻角下的。通过不同的攻角的呈现风速的比曲线变化规律整体来看有着相似性，如在攻角是18°的时候最小的风速比是0.62，在攻角加大的时候风速比的位置会出现右移的状况，数值在宾晓，而在攻角30°的时候是来流风速27%，攻角在增大的状况下，叶片就会对来流产生阻挡的作用，气流从上表面会出现分离，所以攻角越大就会造成分离的现象越明显，在叶片周围的相关自由流朱如下尾流的速度就会马上恢复。
3 结语
综上言之，风电场中的风电机组对轴流风机的运用能够提高机组的整体性能，有着不同的风机类型，在选择应用的时候就要能够和实际的情况而定，不同类型应用的性能也是有着不同之处的，为能有效保障机组的整体运行质量，这就需要在实践应用方面进行优化。在上文中对轴流风机的应用相关性能的分析之下，能够对轴流风机的叶片运行发挥的作用有更明确的认识，在进行应用优化方面能够提供相应参考依据。
参考文献：
[1]何国华，刘静，刘亚林，黄健，李炼.风力发电机组自耗电的控制优化[J].船舶工程，2019，41（S1）：307-310.
[2]吴同福. 小型轴流风力发电装置叶轮设计、仿真与试验研究[D].浙江理工大学，2020.
[3]张铁龙.新能源风力发电技术研究[J].技术与市场，2020，27（11）：116+118.
[4]高海涛.风力发电机组偏航系统仿真设计与分析[J].机电信息，2021（11）：49-50.
[5]袁捷.一种轴流风机运行电流大的分析和处理[J].内燃机与配件，2021（08）：73-74.
（江苏国信临海风力发电有限公司，江苏 盐城 224000）
关键词：风力发电机组;轴流风机;应用实践
1 风电场风机的主要类型以及应用特点
1.1风电场风机的主要类型
风电场中的风机有着不同的类型，应用的效益也各有不同，从以下类型进行介绍：
1.1.1水平类型
①水平类型的风机。主要有定桨距失速以及全叶变桨距和变速恒频技术变速类型风机，不同类型的风机结构特点是不同的，如定桨距失速性的风机在结构上主要是桨叶化轮毂是固定连接的，所以桨叶迎风角无法随风俗变化，控制系统总体来看较为简单。全叶变桨距型风机类型在叶片的设计上有着其特征，迎风角能够结合风速变化来调节，所以气动的性能是比较突出的，额定功率点以上能够保持输出功率的平稳。
②垂直类型风机。风电场风机类型当中的风机类型当中，垂直型也是比较常见的，这一类型和水平类型的风机相比较来说，叶轮的旋转轴是垂直地面表面的。垂直类型的风机历史比较悠久，前期的发展中技术上存在着不足之处，随着技术风机组技术的不断成熟发展，风机应用性能也在不断提高，经济效益也有效提升。
1.2风电场风机应用特点
风电场风机类型不同应用的优势也不同，如水平类型风机的设备是安置在塔柱的顶部的，在进行安装以及维护方面存在困难点，而垂直类型的能放在地面，这样就能降低安装维护费用，整体的稳定性也比较高。垂直类型风机没有复杂偏航对风系统，能在任意风向下正常运行发电，能简化控制胸痛，对风系统偏差不会造成能量利用率系数下降的问题。水平类型风机的叶片是运用锥形以及螺旋形变截面，翼型剖面相对复杂，叶片设计以及制造工艺有着其复杂度，垂直风机类型则不然，主要是等截面翼型的运用所以在制造的工艺上相对来说比较简单，成本也比较低。
2 轴流风机在风力发电机组中应用性能分析
轴流风机在风力发电机组当中应用能达到优化的作用，有助于提高應用的整体性能，通过对其应用性能的相应分析，能够对轴流风机的应用价值进行了解。
2.1轴流风机单叶片仿真模型
轴流风机的叶片有着其特色，通过对其叶片的相关构造的分析，能够对风机在运行过程中的性能有一定认识。如翼型参数，有叶片弦长以及攻角和叶片前后缘等相应内容，几何参数主要有前缘点，翼型最前端的点;翼弦，翼型前缘点和后缘点之间的连线;弯度线，翼型轮廓线内切圆圆心的连线;弦长c，翼型前缘点和后缘点之间的距离，即翼弦的长度。通过下图1能够对单叶片的特点进行观察。进行CFD数值仿真的方面，主要是通过计算流体动力学，是通过计算机应用进行设置参数，将抽象模型具体化呈现出来，在进行模拟的时候主要按照过程步骤实施的，如前期建立需要的模型，中间进行求解计算，后期就要出图和相应参数数据处理。
2.2叶片气动性能
风力发电机组当中对轴流风机的应用过程中，发挥作用的叶片是比较重要重要的，叶片的气动性能分析也是本文的一个要点。从叶片的力学参数层面进行分析，叶片在流动风吹拂下，受到力有升力以及阻力，叶片外观有相应弧度，流经叶片气流会产生压力差，和流风经方向垂直部分会形成叶片运动升力，叶片运动有着阻碍的力，方向和流风是平行的，这一力就是阻力。通常的垂直轴流风机低风速的过程中启动是有难度的，普通的垂直风机风俗大于25m/s的时候，对风力机组自身损耗和安全性能层面进行考量，要强制停止，叶片的攻角不同，所气流就比较容易从紧贴着叶片流动然后缓缓脱离，为能方便研究分析，通过对后续机组的整机NACA0018型叶片瑞其入口风速大小进行改变，选择风机从能启动到临界停机前风速段，以不同的风速进行呈现，攻角在0°—30°范围，每隔2°改变一攻角，组合多个工况，通过不同的流风速度，升力系统在叶片攻角的变化之下形成了相应曲线图，在0°—8°来看风速增长是对升力系数没有太大影响的，在攻角大于8°的时候，增长速度开始马下来。流风的速度增加的时候升力系数也会逐渐的增大，这是和气流绕机翼流动实际状况相符合的。而从阻力的系数变化来看，主要是体现在叶片攻角在发生变化的时候，增大的时候阻力系数也会有缓慢增长的趋势，在攻角大于8°的时候阻力系数增长的速度开始加快。
2.3针对轴流风机叶片的后缘速度
轴流风机在运行过程中，叶片的转动中后缘速度的分布有着其鲜明的特征，通过数值仿真方式能够获得零界攻角8°，在进行改变丰富的影响过程中，对入口处的风速进行改变，叶片处在尾流的形态表达的攻角是24°，通过对不同风速对单叶片尾流速度分布产生的额影响从以下图2进行观察能看到，这是单叶片的后缘一倍弦长不同来流风速下风速比的曲线呈现，横坐标是弦长处位置点以及弦长比无线纲值，从这一曲线图当中就能够看到，在风速是每秒20米的时候，最小的风速比是0.153，从而能够说明流速的恢复程度在就爱你小，主要是大风速的时候形成低速区出现了后移的状况，叶片上半区域风速要比先衰减后增大，叶片的上班区域附着流慢慢会形成低速区域，这样一来在自由气流的影响下，后面的速度会马上恢复到原有风速。
如果是在对攻角进行做一下变动的话，如在选择18°、24°以及 30°不同角度的时候，在对入口的风速进行观察的情况下，不同攻角对单叶片的尾流的流速分布会产生影响，叶片后不同位置是在相异的攻角下的。通过不同的攻角的呈现风速的比曲线变化规律整体来看有着相似性，如在攻角是18°的时候最小的风速比是0.62，在攻角加大的时候风速比的位置会出现右移的状况，数值在宾晓，而在攻角30°的时候是来流风速27%，攻角在增大的状况下，叶片就会对来流产生阻挡的作用，气流从上表面会出现分离，所以攻角越大就会造成分离的现象越明显，在叶片周围的相关自由流朱如下尾流的速度就会马上恢复。
3 结语
综上言之，风电场中的风电机组对轴流风机的运用能够提高机组的整体性能，有着不同的风机类型，在选择应用的时候就要能够和实际的情况而定，不同类型应用的性能也是有着不同之处的，为能有效保障机组的整体运行质量，这就需要在实践应用方面进行优化。在上文中对轴流风机的应用相关性能的分析之下，能够对轴流风机的叶片运行发挥的作用有更明确的认识，在进行应用优化方面能够提供相应参考依据。
参考文献：
[1]何国华，刘静，刘亚林，黄健，李炼.风力发电机组自耗电的控制优化[J].船舶工程，2019，41（S1）：307-310.
[2]吴同福. 小型轴流风力发电装置叶轮设计、仿真与试验研究[D].浙江理工大学，2020.
[3]张铁龙.新能源风力发电技术研究[J].技术与市场，2020，27（11）：116+118.
[4]高海涛.风力发电机组偏航系统仿真设计与分析[J].机电信息，2021（11）：49-50.
[5]袁捷.一种轴流风机运行电流大的分析和处理[J].内燃机与配件，2021（08）：73-74.
（江苏国信临海风力发电有限公司，江苏 盐城 224000）