题目：对转双叶轮风轮机的优化研究

对转风轮机已经被证明比单轮风机具有更多的优势，尤其在低风速下优势更加明显。本文是在对小型对转风轮机进行初步研究的基础上，进一步对小型对转风轮机进行优化研究。前期进行的数值模拟，首先利用现有的实验数据验证了模拟结果的准确性，在此基础上对风轮机前后级叶片的桨距角进行了优化，模拟出了最佳角度，为后期开展实验提供了指导；另外，对小型对转风轮机应用扭曲叶片进行了初步的探讨，模拟结果表明：在各个风速下，与直叶片相比，扭曲叶片对对转风轮机的输出功率都有一定的提升，在额定风速下模拟出的最佳扭转角为15°。重新设计了对转风轮机的结构，大大减小了摩擦阻力，提高了双轴的同心度。后期的风洞实验结果表明：对转风轮机的起动风速明显降低，达到了低风速环境运行的要求；前级叶片桨距角为50°时风轮机的输出功率最大，并进一步验证了前期数值模拟的准确性；叶轮间距在8～12cm范围内风轮机的整体输出功率最佳，大于12cm或者小于8cm，风轮机的整体输出功率都有所下降；与同条件下的单轮风机相比，对转风轮机的输出功率有明显提高，实验数据显示可以提高40%以上；对转风轮机拥有更好输出稳定性和对风速、转速变化的适应性，具体表现为：在最大功率附近，功率输出比较稳定，对风速或转速的变化不敏感，这更有利于在风力发电过程中对风轮机的调节并使其保持在最佳输出状态下运行；当输出功率低于最大功率时，对转风轮机的输出功率总会大于单轮风机，表明对转风轮机能明显提高低风速时的风能利用率。