魏望望+许京荆+马玉屏

摘要：为研究叶片重叠比对Savonius风力机功率性能的影响，提出横向重叠比与纵向重叠比2个结构参数。建立二维有限元分析模型，应用FLUENT进行非定常数值模拟，基于RNG k-ε湍流模型，采用滑移网格模拟风力机转动，得到不同横向重叠比和纵向重叠比时的平均功率因数。结果表明：随着横向重叠比和纵向重叠比的增加，风力机的平均功率因数均先增大后减小；横向重叠比的最优值为0.10，纵向重叠比的最优值为-0.05，对应的平均功率因数为0.251 5。

关键词：Savonius风力机；功率因数；横向重疊比；纵向重叠比；滑移网格；数值模拟

中图分类号：TK83 文献标志码：B

0引言

Savonius风力机属于垂直轴阻力型风力机，该风力机主要由2～3个半圆弧形叶片组成，其工作原理是依靠叶片凹面和凸面的气流阻力差驱动风力机旋转。Savonius风力机具有很多优点：叶片设计简单；不受风向限制；启动力矩大；噪音小；发电机可置于风轮下或地面，因而安装和维护的费用都较低。为提高风力机的风能转化效率，有学者从实验和数值计算2方面研究叶片展弦比、叶片重叠比、叶片数以及风力机分级数等对风力机功率性能的影响。SHELDAHL等指出增加叶片展弦比可提高风力机功率；SHELDAHL等和AKWA等均指出2叶片的最佳重叠比为0.10～0.15；SAHA等指出2叶片风力机功率最高，两级风力机的功率比单级和三级的高。部分学者采用改变风力机结构的方式提高风力机的功率。赵振宙等、KAMOJI等和GUPTA等对螺旋形的Savonius风力机进行实验和数值研究。……