针对离网小型垂直轴风力发电机工作中存在的流固耦合作用,根据湍流模型和流固耦合算法建立数学模型,利用COMSOL Mutiphysics软件对风力发电机叶片NACA0012翼型进行流固耦合计算,研究了翼型的气动性能。研究得出NACA0012翼型在攻角为14时开始出现失速特征,在失速前可达到最大升力阻力系数比值,升力约为阻力的55倍,具有优异的使用性能。翼型弦长变化对升阻力系数影响不大,仿真结果与国外公布的实验数据相符,验证了该方法的可行性,为离网小型垂直轴风力发电机叶片翼型设计提供新的理论基础。

为了降低小型垂直轴风力发电机的气动噪声，对其噪声产生机理进行了分析。首先，在瞬态计算时运用大涡模拟（LES）模型对在一定工况下的三维风轮周围的流场进行分析；其次，在声学计算时运用 FW-H 方程对风轮产生的气动噪声进行分析并得出频谱；最后，通过实例验证了该方法能有效预测其气动噪声。结果表明：小型垂直轴风力发电机的气动噪声主要是涡流噪声；监测点的噪声值随着离风轮旋转轴半径的增加而减小，且在垂直于叶轮旋转轴的平面上具有指向性。小型垂直轴风力发电机的气动噪声分析为其进一步低噪声优化提供了依据。