垂直轴风力机的动态失速困境
流体动力学
2022-08-23 v2
摘要
垂直轴风力机（VAWT）是补充传统风力机并提升总风能容量的极佳候选。VAWT 的发展一直受其低效率与结构不可靠性的阻碍，这与动态失速的发生有关。动态失速包含大尺度动态失速涡的形成、增长与脱落，随后是大规模流动分离。涡脱落有损涡轮效率，并引起显著载荷波动，危及涡轮结构完整性。我们给出了 VAWT 叶片上动态失速的综合性实验表征，包括时间分辨载荷与速度场测量。特别关注 VAWT 面临的困境：要么在较低叶尖速比下运行以最大化峰值气动性能但经历动态失速，要么以避免动态失速为代价降低峰值性能。基于结果，我们将涡轮运行条件映射为三种状态之一：深度失速、轻度失速与无失速。轻度失速状态为 VAWT 在动态失速困境中提供了最佳折衷，因其在逆风与顺风旋转期间产生切向正力，且相比深度失速状态将载荷瞬变降低了 75%。
引用
@article{arxiv.2204.06560,
title = {The dynamic stall dilemma for vertical-axis wind turbines},
author = {Sébastien Le Fouest and Karen Mulleners},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.06560},
year = {2022}
}