针对目前传统的风电技术至少需要3m/s的风速才能用于发电,对于3m/s以下的低速风能造成能源的极大浪费,且发电效率低的情况,介绍了一种高效微风发电装置。首先,设计了高效微风发电装置的结构,利用文丘里效应实现了风速的提高,万向迎风结构增加了风向多变环境的适应能力。其次,应用Fluent软件求解三维定常不可压RNG k-ε湍流模型,基于Simple算法,对微风发电装置在4种不同来流风速下的流场特性进行数值模拟,得到了微风发电装置流场的速度、压力分布,并确定了喉管处速度增益。最后,利用风洞对微风发电装置进行了试验测试,将所得数据与数值模拟结果进行对比分析,结果表明风洞试验结果与数值模拟结果基本一致,喉管速度增益均约1.4,验证了高效微风发电装置能够有效提高风速,提高发电功率。

为了降低阻力型风力机逆风侧负转矩对风轮效率的不利影响,提出一种具有直角变桨功能垂直轴阻力型风力机。通过理论分析和计算,建立风力机的效率系数预测模型,得到风力机运行的最适宜叶尖速比和最大效率。利用数值仿真软件,使用动网格方法对风力机的运行状态进行瞬态仿真运算,分析风力机运行过程中的流场和气动参数变化。仿真结果表明:风力机在叶尖速比为0.26附近时效率最高,最高可以达到0.28。仿真结果基本符合理论预测模型计算结果。