设计与研究
基于滑移网格的小型垂直轴风力机气动性能的
数值模拟姚激，张立翔
（昆明理工大学建筑工程学院，云南昆明650500）
Numerical Simulation on theAerodynamic Performance of a CompactVerticalAxis Wind
Turbine Based on Moving Meshes
YAO Ji,ZHAGN Lixiang
(Faculty of Civil Engineering and Architecture,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500,China)
摘要：建立2D小型垂直轴风机模型，采用滑移网格技术，选用k-ERNG滤流模型、SIMPLE算法，对模型的气动性能进行了非定常数值模拟研究。分析了垂直轴风机在不同工作时刻的流场情况，研究了速度场、涡量的分布以及风力机总转矩的变化规律。研究结果表明，风力机叶片周图速度存在明显梯度，计算区域在不同时刻的速度分布呈现较大差异。在旋转区城涡量较大，随看远离旋转区域，涡量值迅速减少。垂直轴风力机旋转过程中，风力机的总转矩呈现正负交替变化。
关键词：垂直轴风力机；气动性能；滑动网格；k
-ERNG流模型收稿日期：20130114
基金项目：国家自然科学基金重点资助项目（50839003）；云南省应用
基础研究面上项目（2012FB123）；云南省教育厅科学研究基金项目（2012Y514）
及热效应。基于Johnson-Cook本构模型，采用 ANSYS10.0有限元分析软件对模型进行前处理，然后使用LS-DYNA对点火前的Comp.B炸药大落锤（400kg)冲击实验进行了数值计算，来研究炸药的动态力学响应和热力学性能，探讨了建立炸药惯性冲击下宏观力学模型的可行性，验证落锤冲击加载实验的有效性。总之，运用数值模拟技术分析落锤实验中含能材料的力学响应是一种行之有效的方法，通过有限元仿真并结合少量的实验就可以研究含能材料的力学性能，这将大大减少实验造成的研究费用，并且可以计算出无法通过实验方法测得的数据，数值计算方法良好的外延性保证了在研制阶段就能掌握炸药的安全性能，这在相当程度上可以避免制备炸药的盲目性。为炸药动态力学响应的
.12.
中图分类号：TK83 文献标识码：A
文章编号：10012257(2013)05-001204
Abstract:In this paper,a 2D compact model of vertical axis wind turbine was established, And the sliding grid technology, the k e RNG turbulence model and the SIMPLE algorithm was applied to simulate the unsteady value of the model's aerody namic performance. Through the analysis on the flow field at different moments,the rules about ve locity fields,vortices distribution and the wind tur bine's total torque were obtained. The results show that: the speed around wind turbine blades have obvious gradient,the velocity distribution at different times show large differences in the com-
研究及进一步工程应用提供了实验基础和有效的依据。
参考文献：
[1]张泰华，推进剂的损伤状态及其对燃烧稳定的影响
[D].北京：中国科学院力学研究所，1999.
[2] Johnson H D, The effects of thermal age to the me-
chanical properties of RX 03 BB[D]. MHSMP 76 15B,1976.
作者简介：杨树森（1987一），男，满族，吉林临江人，硕士研究生，研究方向为热能工程及机械热分析；胡欲立（1963一），男，激南湘乡人，教授，博士研究生导师，研究方向为水下动力推进技术；杨慢（1989一），男，陕西杨凌人，硕士研究生，研究方向为流体力学、流体传动与控制工程。
《机械与电子》2013(5）