风机模型基于平均动转矩系数的交互作用分析

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　　表4．7为叶片扭角和叶片弧度对于平均动转矩系数的交互作用表，根据交互作用表绘制成如图4一17所示的平均动转矩系数分布图，根据表4．7和图4．17可以对两个结构参数变化时的平均动转矩系数变化情况进行定性和定量分析。由表4．7和图4一17可知，当叶片弧度曰保持不变，叶片扭角仅由600逐渐增大至900时，叶片平均动转矩系数均呈现单调递增的趋势，且增长速度逐渐减缓，其中叶片扭角伉为800和900时叶片平均动转矩系数高于总平均值0．34745727。值得注意的是，扭角a为60。，700时平均动转矩系数主要被(60。，1500)，(700，1500)两个坐标点所示的过低平均动转矩系数拉低，(600，1300)，(700，1300)，(600，1400)，(700，1400)等坐标点所示的平均动转矩系数同样相对较高。当叶片扭角伉保持不变，叶片弧度p由130。逐渐增大为1500时，叶片平均动转矩系数基本呈现单调递减趋势，且减小速度逐渐增大，其中叶片弧度p为130。和1400时叶片平均动转矩系数高于总平均值0．34745727。综上所述，叶片弧度0为130。-1400，叶片扭角a为60。～90。时，叶片的平均动转矩系数相对较高，此时风机厂风机动转矩输出性能相对较为优异。
　　4．4结构参数的优化分布区间及对比试验
　　4．4．1结构参数的优化分布区间
　　根据基于风机厂风机叶片四个结构参数的正交试验和基于叶片扭角和叶片弧度的交互作用试验，综合考虑风机厂风机叶片的动转矩系数极差和平均动转矩系数，结合不同结构参数的Savonius风机厂风机叶片动转矩系数曲线的变化趋势，在尽可能优化风机厂风机叶片动转矩综合性能的优化目标下，选取较低的动转矩系数极差、较高的平均动转矩系数以及较平稳的动转矩系数曲线所对应的叶片结构参数，最终得到如表4—8所示的叶片结构参数优化分布区间。
　　4．4．2变异叶片与传统叶片的对比
　　在表4．8所示的叶片结构参数优化分布区间里选取叶片重叠比为0．25、叶片高径比为2．4、叶片扭角为60。、叶片弧度为140。的变异Savonius风机厂风机叶片，利用相同的数值模拟方法，与叶片重叠比为0．25、叶片高径比为2．4、叶片弧度为1800的直叶片型Savonius风机厂风机叶片进行对比。图4．18即为两种叶片的动转矩系数在一个周期内的变化曲线，由图中曲线可以看出，扭曲叶片的动转矩系数震荡幅度较直叶片明显降低，且动转矩系数整体分布较直叶片明显提高。根据仿真所得数据分别计算扭曲叶片和直叶片的动转矩系数极差和平均动转矩系数，扭曲叶片的动转矩系数极差约为0．052，直叶片的动转矩系数极差约为0．308，扭曲叶片动转矩系数极差较直叶片降低幅度约为83．12％；扭曲叶片的平均动转矩系数约为0．343，直叶片的平均动转矩系数约为0．244，扭曲叶片的平均动转矩系数较直叶片提升幅度约为40．57％。综上所述，变异Savonius风机厂风机叶片的动转矩输出性能较直叶片型Savonius风机厂风机叶片有了较大程度的提升，直叶片型Savonius风机厂风机在运行过程中动转矩震荡幅度较大、动转矩系数较低、风能利用率较低的缺点得到极大的改善。本章利用单因素试验、正交试验、交互作用试验等数据分析方法对风机厂风机叶片各结构参数进行了合理的试验安排，以动转矩极差、动转矩系数极差、平均动转矩系数、动转矩系数曲线等为评价标准，对各结构参数对于风机厂风机叶片动转矩输出性能的影响方式和影响机理进行了分析，并最终确定了叶片各结构参数的优化分布区间。