本文選題：太陽能熱氣流電站 + 空氣渦輪機(jī)��； 參考：《青島科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本文以分析立式太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)(簡稱SCPPVC系統(tǒng))的能量形式為基礎(chǔ),根據(jù)風(fēng)力機(jī)的設(shè)計原理,利用Wilson設(shè)計方法,對系統(tǒng)中空氣渦輪機(jī)的葉片進(jìn)行了初步設(shè)計,并利用數(shù)值計算的方法對設(shè)計的模型進(jìn)行了性能分析與改進(jìn),并通過試驗(yàn)研究的方法對所設(shè)計空氣渦輪機(jī)中的性能進(jìn)行了綜合分析。以貝茨理論、動量理論和葉素理論為基礎(chǔ),利用Wilson設(shè)計方法,基于MATLAB軟件,對SCPPVC系統(tǒng)中空氣渦輪機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。在設(shè)計過程中,葉片的翼型選用升阻比較大的NACA63-215,聯(lián)合交換坐標(biāo)的原理,計算并選擇了葉片翼型上的三維空間坐標(biāo),利用SOLIDWORKS軟件,將空氣渦輪機(jī)葉片的三維實(shí)體進(jìn)行建模。根據(jù)空氣渦輪機(jī)運(yùn)行時葉片上下表面的受力及獲能情況,對計算得到的葉片上各葉素弦長和扭角進(jìn)行了修正,并對葉片葉根處的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,初步形成了SCPPVC系統(tǒng)中空氣渦輪機(jī)葉片的外形。利用GAMBIT軟件對空氣渦輪機(jī)計算區(qū)域進(jìn)行內(nèi)場、外場計算區(qū)域的網(wǎng)格劃分,內(nèi)場為空氣渦輪機(jī)及其周圍旋轉(zhuǎn)區(qū)域,采取三角形網(wǎng)格,并對其進(jìn)行加密,外場為靜止區(qū),采用三角形網(wǎng)格。并利用FLUENT軟件,對空氣渦輪機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬。獲得了流場的壓力圖,速度圖,空氣渦輪機(jī)葉片表面的壓力圖,葉片不同半徑截面的壓力圖等云圖,對空氣渦輪機(jī)的氣動特性進(jìn)行分析。結(jié)果表明獲得的葉片及流場云圖符合葉片旋轉(zhuǎn)機(jī)理,云圖分布較為合理。用數(shù)值計算的方法,將不同的風(fēng)速,不同的壓差下的空氣渦輪機(jī)功率進(jìn)行分析,分析結(jié)果表明:空氣渦輪機(jī)輸出功率與空氣渦輪機(jī)進(jìn)口風(fēng)速的增加呈現(xiàn)多項(xiàng)式增長,而與空氣渦輪機(jī)前后壓力差的增加近似成線性增大。采用上述設(shè)計原理對不同葉片數(shù)目、不同尖速比的空氣渦輪機(jī)的葉片進(jìn)行了設(shè)計,以空氣渦輪機(jī)的輸出功率及其風(fēng)能利用系數(shù)為目標(biāo)函數(shù),采用數(shù)值模擬方法研究了不同葉片數(shù)及不同尖速比的空氣渦輪機(jī)在SCPPVC系統(tǒng)中的氣動性能。結(jié)果表明:在SCPPVC系統(tǒng)中,當(dāng)葉片數(shù)目為7、尖速比為1.8時,空氣渦輪機(jī)達(dá)到最佳性能,最佳工作范圍的風(fēng)的速度小于9m/s。利用低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)平臺,對SCPPVC系統(tǒng)中空氣渦輪機(jī)的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究,獲得了不同風(fēng)速與壓差下空氣渦輪機(jī)的輸出功率,以及不同數(shù)目的葉片下空氣渦輪機(jī)的啟動風(fēng)速。結(jié)果表明:空氣渦輪機(jī)輸出的功率與模擬結(jié)果趨勢相似,并且可以得出,葉片數(shù)目越多,啟動風(fēng)速越小,其數(shù)值相差不大,每組不同葉片的啟動風(fēng)速相差不超過0.3m/s。將試驗(yàn)與模擬的結(jié)果相比較,得出:當(dāng)風(fēng)速為7m/s時,上述兩種方法所得到的輸出功率差異不大,兩者誤差約為1.38%;而當(dāng)風(fēng)速大于或小于7m/s時,上述兩種方法所得到結(jié)果的誤差略有增大;當(dāng)風(fēng)速為9m/s時,有最大誤差,誤差率大約為6.6%。因此基于風(fēng)力機(jī)理論設(shè)計的SCPPVC系統(tǒng)的空氣渦輪機(jī)葉片適用于SCPPVC系統(tǒng),而本文的設(shè)計方法也為今后進(jìn)一步設(shè)計及優(yōu)化SCPPVC系統(tǒng)中空氣渦輪機(jī)的設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:Based on the energy form of the vertical solar thermal power generation system ( SCPPVC ) , the aerodynamic characteristics of the air turbine blades in the SCPPVC system are analyzed by using the method of Wilson ' s design . The results show that the wind speed is 7 m / s and the error rate is about 6 . 6 % when the wind speed is 7 m / s . Therefore , when the wind speed is 9 m / s , the error rate is about 6.6 % . Therefore , when the wind speed is 9 m / s , the error rate is about 6.6 % . Therefore , the design method of this paper provides a theoretical basis for further design and optimization of air turbine in SCPPVC system .
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM615

【參考文獻(xiàn)】

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5 王凡;風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計方法研究[D];南京理工大學(xué);2007年

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本文編號：1973257