随着传统能源的短缺和环境污染的加剧,新能源的开发和利用意义重大,风能作为一种新型清洁能源备受重视。对风能的利用也不再局限于对自然风能的利用,在工业、制造业和矿业等场合都存在着大量机械风能浪费的现象。针对这一现象可以将小型风力发电装置安放在工业通风管道处和矿区的通风口处,将机械风能回收利用储存起来,用于照明或其他用途。为了更好地模拟有限空间内机械风能的流场变化情况,本文针对市面上现有的电动环保环卫车,根据车载空间大小的要求,在不影响电动环卫车工作性能的前提下对离心风机出风口处的风量回收利用。设计了小型轴流风力发电装置,以3KW的小型水平轴流风力发电机为研究对象,将其放置在圆形的风管道中,利用环卫车300*600规格的高压离心风机作为稳定的模拟风源,探究流场变化和发电量情况。之后合理布置发电机在流场的位置,对装置流场进行仿真分析和数值模拟,验证小型轴流风力发电装置的可行性。本文的主要内如下:1)利用三维光栅扫描测量仪对现有涡轮叶片样件比例模型进行曲面扫描,获取三元叶片曲面数据点云,并按一定间隔从中选取曲面数据点,作为双三次B样条曲面拟合的数据型值点,重新拟合生成三元叶片曲面模型。而后结合发电装置空间尺寸和设计需要通过调整曲面型值点坐标的方式实现三元叶片曲面的再现及叶片模型的生成。编写人机基于双三次B样条拟合的三元叶片曲面拟合程序。2)根据车载空间的设计要求,对影响叶片转速的参数采用正交试验的方法,利用正交表寻求主次影响因素,对小型轴流风力发电装置的渐扩装置、导流叶片、叶轮叶片等参数进行优选,建立几何模型。3)在FLUENT中建立发电装置的动网格计算方法和6DOF求解模型相结合的流场模型,在ICEMCFD中划分网格,设置旋转区域和静止区域。对于核心部件叶轮设置动网格参数,在UG中获取叶轮的质量、体积、惯性力矩和转动惯量等物理信息,运用UDF编译实现6DOF模型的建立。在仿真计算中监测残差值、读取进出口流量差,设置详细的边界条件,完成流体力学仿真,得到流场内部压力和速度的变化信息以及叶片稳定后的转速情况。4)根据小型轴流风力发电装置的几何模型,完成二维图纸的绘制并加工实物。在企业厂房搭建的试验台上模拟环卫车在工作时高压离心风机全开状态和安装小型风力发电装置状态下车载异步电机的功率消耗情况,通过对比三相交流永磁发电机的发电量,分析两种工况下功率消耗大小。根据车载小型轴流风力发电装置设计的应用实例,通过试验中的数据验证理论设计和数值模拟方法的可行性。