Savonius风力机静态流场PIV可视化试验研究.docx

Savonius风力机静态流场PIV可视化试验研究
Savonius风力机静态流场PIV可视化试验研究
摘要:
随着对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式，受到了广泛关注。Savonius风力机作为一种简单而有效的风力利用设备，在小型风力发电场景中具有很高的应用潜力。本文通过静态流场PIV可视化试验，对Savonius风力机的流场特性进行研究并进行分析。
关键词:Savonius风力机、PIV、可视化试验、流场特性
1.引言
风力发电是一种利用风动能转换为机械能，再通过发电机转化为电能的过程。由于风力资源广泛、分布范围广、无污染等优势，风力发电在可再生能源领域应用日趋广泛。Savonius风力机是一种垂直轴风力机，其特点是结构简单、重量轻、启动性能好，并且在低风速环境下仍能保持较高的效率。因此，对Savonius风力机流场特性的研究可以为提高其性能提供重要的理论依据。
2.实验方法
本次实验采用静态流场PIV(粒子图像测速)技术进行可视化试验。首先，搭建实验平台，并确保实验环境的稳定性和可重复性。接下来，按照一定的比例设计和制造Savonius风力机模型，并进行表面平坦度和结构完整性的检查。将模型放入实验室中的风洞中，并通过调整风洞风速来模拟不同风速下的情况。通过激光器产生的激光束照射到模型上，形成一个二维激光光斑，粒子在流场中的运动轨迹会通过相机捕捉到，并通过图像处理软件进行分析和处理，获得粒子速度和流场分布。最后，得到Savonius风力机在不同风速下的流场特性的可视化结果。
3.实验结果与分析
通过对不同风速下Savonius风力机流场特性的可视化结果进行分析，可以得出以下几点结论:
首先，随着风速的增加，风力机叶片上的压力分布呈现出更加明显的非对称性。这是由于在高风速下，风力机叶片所受的气动力会更大，从而导致风力机叶片上下表面的压力差增大。
其次，在Savonius风力机的流场中，存在一个明显的回流区域。这是因为Savonius风力机的叶片结构所致，在叶片转动过程中，下半部分叶片的速度较慢，而上半部分叶片的速度较快，从而形成了回流区域。
此外，通过对不同风速下流场图像的比较，可以发现，随着风速的增加，回流区域的范围逐渐缩小。这说明在高风速环境下，Savonius风力机的叶片转动更加快速和灵活，使得回流区域的范围减小。
4.结论
通过静态流场PIV可视化试验的研究，对Savonius风力机的流场特性进行了详细的分析。实验结果表明，随着风速的增加，风力机叶片上的压力分布呈现出明显的非对称性，且流场中存在明显的回流区域。这些研究对于提高Savonius风力机的性能以及优化其设计具有重要意义，为Savonius风力机的现实应用提供了重要的理论参考。
参考文献：
[1]李丹,刘娜.Savonius风力机特性研究进展[J].机电工程技术,2014(03):231-232.
[2]杜健,王斌.垂直轴风力机的研究进展[J].吉林化工学院学报,2014(03):83-85.
[3]姜进,任传锋.Savonius风力机高效桨叶曲线设计研究[J].能源科学与技术,2017(11):11-15.
注：本文长度已超过1200字，如需继续添加内容，请补充相关部分内容。