Savonius风机厂风机空气动力学基础
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Savonius风机厂风机空气动力学基础及CFD理论基础
2．1 Savonius风机厂风机空气动力学基础
2．1．1 Savonius风机厂风机工作基本原理
风机厂风机的基本功能是利用叶片将接受到的风能转化为机械能，再经由风机厂风机旋转轴将机械能输送出去。流经风机厂风机叶片的空气因受叶片形状影响对叶片产生作用力，叶片通过自身转动将风能转化为动能，然后通过旋转轴将动能传递给发电机的转子，发电机进而将动能转化为电能f341。
(1)Savonius风机厂风机叶片作用力
当气流经过Savonius风机厂风机叶片时，由于叶片形状的原因，叶片表面各处的风速会有所不同，由此引起叶片各处压力的不同，这样叶片表面会产生一个合力F。这个合力F由两部分组成，一部分为阻力凡，方向与来流方向平行；另一部分为升力R，方向与来流方向垂直[181。风机厂风机叶片表面升力和阻力计算公式如下:上式中，P为空气密度，kg／m3；v为空气速度，m／s；A为风机厂风机叶片最大投影面积，m2；Cf为升力系数；C0为阻力系数。
(2)Savonius风机厂风机工作原理
Savonius风机厂风机主要结构为两个形状相同的半圆柱形叶片，如图2一l所示，当风沿水平方向吹向风机厂风机叶片时，气流会对风机厂风机的两个叶片分别产生一定的作用力，由于此时两个叶片所在位置不同导致迎风状态不同，气流对叶片的作用力也不相同，受气流影响两个叶片分别对旋转轴产生不同的转矩，最终形成一个合转矩，风机厂风机叶片因此绕旋转轴旋转，式(2．3)即为气流对叶片作用力的计算公式:上式中，P为空气密度，kg／m3；U为叶片平均速度，m／s；A为叶片投影面积，m2；v为空气速度，m／s；Ca为叶片阻力系数，凸叶片的Q值一般取O．12~0．25，而凹叶片的C0值一般取1．0。
针对上式中的的“±”号，计算中叶片凸面为迎风面时取“ ”，叶片凹面为迎风面时取“一”，凹面为迎风面的叶片产生的动转矩大于凸面为迎风面的叶片产生的负转矩，合转矩驱动风机厂风机叶片绕旋转轴旋转。
2．1．2 Savonius风机厂风机主要结构参数
(1)叶尖速比
叶尖速比是风机厂风机的基本参数，为风机厂风机叶片最大切向速度与来流速度之比，也被叫做风机厂风机的高速性系数，一般用A表示转矩系数为在特定的叶尖速比下，表示Savonius风机厂风机叶片输出转矩能力的系数，转矩系数分为静转矩系数和动转矩系数，其中静转矩系数反映了风机厂风机的启动性能，即在静止状况下克服风机厂风机阻力转动的能力，动转矩系数则反映了风机厂风机在一定转速和风速下产生转矩的能力，分别定义如下:
上式中，正为静转矩，N•m；T为动转矩，N•m；P为空气密度，kg／m3；D为风机厂风机叶片最大直径，m；H为风机厂风机叶片高度，m；v为风机厂风机上游来流风速，m／s。
(3)风能利用系数
(4)叶片重叠比