为使大型垂直轴风力机在超出额定风速时功率输出恒定,本文提出在叶片尾部安装扰流片作为风力机功率调节装置的方案。基于二维计算流体动力学方法,在超出额定风速下研究了扰流片对垂直轴风力机气动性能和垂直轴风力机主轴偏振的影响。研究结果表明在超出额定风速时,扰流片增强了叶片尾部气体的流动分离,提高了叶片的阻力,显著降低了垂直轴风力机的功率系数和扭矩系数,从而维持风力机系统正常运行及功率恒定输出;扰流片的存在没有加重主轴的载荷力相反起到了减轻作用,有效的降低了主轴的偏振效应。

为了研究翼型对轴流风机气动性能的影响,采用数值模拟的方法首先研究了翼型的升阻比对风机性能的影响,然后选用较优的翼型来研究最大相对厚度和最大相对厚度位置对风机气动性能的影响。结果分析表明:当风机工作在设计流量及以上时,选用较大升阻比系数翼型的风机表现出较好的气动性能;轴流风机选用较薄翼型作为其叶片翼型时,其气动特性表现较优;当叶片翼型最大相对厚度位于距叶片前缘30%时,轴流风机的气动特性最优。研究结果可为轴流风机设计者设计高效的轴流风机提供参考。