Darrieus垂直轴风力机叶片螺旋变异优化研究的任务书.docx

Darrieus垂直轴风力机叶片螺旋变异优化研究的任务书
任务书
题目：Darrieus垂直轴风力机叶片螺旋变异优化研究
背景和问题具体描述：
在逐渐呈现出可持续发展的能源结构的背景下，风能作为一种可再生、无污染的绿色能源逐渐受到各国政府和企业的重视。而垂直轴风力机由于其体积小、噪音低等因素，特别在城市、建筑物及楼房屋顶等领域得到了广泛的应用。
Darrieus风力机是一种常见的垂直轴风力机，其叶片的螺旋变异具有良好的性能，并被广泛应用于各种研究和实际应用。但是目前，Darrieus风力机的叶片设计仍存在一些问题，比如叶片底部会形成附着流，导致叶片输出功率不稳定、振动剧烈、噪音大等问题。同时，由于Darrieus风力机的压力分布在一转子上不同位置有所差异，因此风力机的发电效率也存在一定的提升空间。因此，对于Darrieus风力机叶片的优化设计成为了目前研究的重点问题。
研究的目的：
本研究旨在通过优化Darrieus垂直轴风力机叶片的螺旋变异设计，解决附着流的问题，提高叶片的输出功率、减少叶片振动和噪音；并通过改进风力机的压力分布，提高风力机的发电效率。
研究的内容和方法：
1.对Darrieus垂直轴风力机的叶片螺旋变异设计进行3D数值模拟，探讨不同螺距角、扭曲角度等设计参数对风力机输出功率的影响。
2.基于CFD（计算流体力学）分析，对风力机叶片的附着流进行模拟计算，并对比不同螺旋变异设计方案的优劣。
3.通过正交试验设计方法，寻找不同螺旋变异设计方案下的最优叶片设计参数，如螺距角、扭曲角度等。
4.分析Darrieus垂直轴风力机的压力分布，并通过优化设计叶片的弯曲形状和倾斜角度，改善压力分布，提高风力机的发电效率。
预期成果：
1.通过数值模拟和对比不同设计方案，找到优化Darrieus垂直轴风力机叶片设计的最佳螺旋变异方案。
2.确定出最优的风力机叶片设计参数，如螺距角、扭曲角度等，以提高风力机的输出功率和减少振动和噪音。
3.通过改善风力机叶片的弯曲形状和倾斜角度，提高风力机的压力分布，从而提高风力机的发电效率。
4.完成研究报告，包括研究过程、方法、结果和讨论等，并在国际、国内学术期刊上发表相关文章。
时间安排：
本研究的时间总共分为12个月，大致安排如下：
第1~2个月：文献综述和相关技术研究。
第3~4个月：选择风力机和叶片设计，进行3D数值模拟。
第5~6个月：分析附着流，对比不同设计方案。
第7~8个月：进行正交试验，寻找最优叶片设计参数。
第9~10个月：分析Darrieus垂直轴风力机的压力分布，改善风力机的设计。
第11~12个月：撰写研究报告，并发表文章。
参考文献：
[1]Zhu,B.,Wang,Y.,&Li,X.(2020).Bladepre-twistangleoptimizationofDarrieusVAWTbasedonleastsquaressupportvectormachineandgridsearchalgorithm.RenewableEnergy,151,1359-1370.
[2]Wu,X.,Hill,N.A.,&Wang,T.(2020).TheeffectsofbladeshapeandsolidityontheperformanceofaverticalaxiswindturbineatlowReynoldsnumbers.RenewableEnergy,147,95-108.
[3]Rakhshan,A.,&Bahadur,K.C.(2019).EffectsofrectifyingsurfaceofDarrieuswindturbinebladesonpowercoefficientinaconfinedchamber.RenewableEnergy,133,381-388.