抛物面型聚风罩内非均匀时变流场的数值模拟与实验分析

黄惠兰，梁鹏，李刚，汤维，闫桂林，文翔

(1.广西大学机械工程学院， 广西南宁530004；2.广西大学电气工程学院， 广西南宁530004)

0 引言

随着时代的发展，能源的紧缺问题已经变得不可忽视，太阳能、风能作为储量丰富、分布广泛和清洁干净的可再生能源，已经逐渐受到新能源行业的重视[1]。碟式太阳能发电系统规模小，结构紧凑,但是光电转换效率高[2]。聚风发电是提高风速来提高风力发电效率的一种技术，风力发电机的功率与风速的三次方成正比，因此，提高风速是非常有效的提高风力发电效率的方法。田德教授[3]提出了浓缩风能型风力发电技术，日本大屋裕二等[4]也于2002年提出聚风的构想，并研发了聚风发电样机，CHIPO等[5]对聚风风力发电的现有技术进行了总结，指出了其可以有效的提高低风速环境中的发电机的输出功率。但现有的浓缩型风能发电装置都存在结构复杂且能源应用形式单一的问题，为此，本文提出了一种将碟式太阳能发电技术与浓缩型风力发电技术结合为一体的抛物面聚风聚光发电装置，采用结构简单的抛物面型聚风罩，这样不仅可以实现浓缩风能，还能聚光，对太阳能进行利用。本文主要对该装置内的非均匀时变流场进行了数值分析与实验研究。

1 聚风罩内非均匀时变流场的数值分析

1.1 抛物面聚风聚光器结构

碟式太阳能聚光器受到的风压主要集中在中心处[6]。本文设计的抛物面型聚风聚光发电系统，将碟式太阳能发电系统中的聚光器中部切开一个缺口作为风力发电叶轮的安装位置，这样聚光器不仅充当着碟式聚光发电的聚光器，还同时充当着浓缩型风力发电系统中的浓缩风能装置，并且可以有效的减少抛物面聚光器受到的风压。……