發(fā)布時(shí)間：2017-10-17 20:19

  本文關(guān)鍵詞：翼型及粗糙度對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能影響的初探

  更多相關(guān)文章： 風(fēng)力機(jī) 葉片 專用翼型 氣動(dòng)性能 尾緣粗糙度

【摘要】：葉片是決定風(fēng)力機(jī)效率的關(guān)鍵部件。在我國(guó)西北地區(qū),風(fēng)力機(jī)常處于風(fēng)沙環(huán)境,風(fēng)蝕會(huì)使葉片性能發(fā)生改變。因此,分析粗糙度對(duì)葉片氣動(dòng)性能影響規(guī)律具有重要意義。本文針對(duì)翼型粗糙度情況,以不同葉片為研究對(duì)象,開展了風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能的研究。本文設(shè)計(jì)了功率為300W的5種風(fēng)力機(jī)葉片。選定對(duì)粗糙度不敏感、適合設(shè)計(jì)工況的的5種翼型,運(yùn)用Profili軟件與插值法,得出翼型升力系數(shù)、阻力系數(shù)的完整數(shù)據(jù)。采用優(yōu)化迭代程序,對(duì)葉片弦長(zhǎng)、扭角反復(fù)修正計(jì)算,并在不同轉(zhuǎn)速、不同風(fēng)速下對(duì)風(fēng)輪的功率、轉(zhuǎn)矩、推力進(jìn)行研究。依據(jù)弦長(zhǎng)為1m的翼型模型,自定義符合理論及計(jì)算的簡(jiǎn)化粗糙帶,運(yùn)用FLUENT流體軟件分析,確定了粗糙度量化方式、尾緣粗糙度敏感位置。在尾緣光滑和粗糙條件下,分別計(jì)算了5種不同葉片翼型氣動(dòng)參數(shù)隨攻角的分布情況,并獲取不同粗糙度對(duì)翼型氣動(dòng)特性的影響規(guī)律及速度場(chǎng)云圖。通過對(duì)葉片氣動(dòng)性能的計(jì)算,分析發(fā)現(xiàn):隨著轉(zhuǎn)速的增大,5種風(fēng)輪的功率與轉(zhuǎn)矩均呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律,其最大推力都分布在轉(zhuǎn)速600 r/min—800r/min范圍內(nèi);同時(shí),風(fēng)輪功率隨計(jì)算風(fēng)速的增大而增大,自風(fēng)速達(dá)到13m/s,功率出現(xiàn)下降趨勢(shì),5種風(fēng)輪對(duì)應(yīng)的湍流層推力為72.38N。由粗糙度的研究得到:以粗糙帶表征粗糙度,可有效的量化相對(duì)粗糙度公式及積灰理論。葉片翼型升力系數(shù)對(duì)距離尾緣10%處的粗糙度較敏感。另外發(fā)現(xiàn),尾緣粗糙度使翼型升力系數(shù)提升的理論不具有普遍性。粗糙度會(huì)造成翼型阻力系數(shù)增大、升阻比降低,FFA-W2-211、NACA4415、S822、DU-W2-250、SD2030葉片翼型的升阻比分別下降了13%、17%、11%、12%、15%,對(duì)應(yīng)在粗糙度為0.008、0.004、0.008、0.008、0.01時(shí)氣動(dòng)參數(shù)變化明顯。尾緣粗糙度使翼型的流動(dòng)分離現(xiàn)象提前。綜合分析,以S822為初始翼型的風(fēng)力機(jī)葉片最適合設(shè)計(jì)工況及低雷諾數(shù)下的風(fēng)沙環(huán)境。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力機(jī) 葉片 專用翼型 氣動(dòng)性能 尾緣粗糙度
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章.緒論8-14
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 風(fēng)力機(jī)翼型研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 葉片優(yōu)化性能研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 葉片翼型粗糙度研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題主要工作12-14
• 第二章.基本理論14-30
• 2.1 翼型基礎(chǔ)知識(shí)14-20
• 2.1.1 翼型結(jié)構(gòu)14-15
• 2.1.2 翼型種類15-18
• 2.1.3 翼型氣動(dòng)特性影響因素18-20
• 2.2 葉片的基本理論20-24
• 2.2.1 貝茲理論20-21
• 2.2.2 葉素理論21-23
• 2.2.3 動(dòng)量理論23-24
• 2.3 風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法24-27
• 2.3.1 風(fēng)力機(jī)概念24-25
• 2.3.2 風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法25-27
• 2.4 相關(guān)計(jì)算軟件27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章.風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)及其氣動(dòng)性能計(jì)算30-48
• 3.1 翼型選取30-31
• 3.2 翼型氣動(dòng)參數(shù)計(jì)算31-34
• 3.3 風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)34-39
• 3.3.1 幾何參數(shù)的確定34-35
• 3.3.2 風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)思路35-37
• 3.3.3 弦長(zhǎng)和扭角的修正37-38
• 3.3.4 葉片坐標(biāo)轉(zhuǎn)換38-39
• 3.4 風(fēng)力機(jī)葉片性能計(jì)算39-41
• 3.4.1 性能計(jì)算思路39-40
• 3.4.2 性能計(jì)算程序40-41
• 3.5 性能計(jì)算結(jié)果分析41-46
• 3.5.1 風(fēng)輪功率、轉(zhuǎn)矩、推力隨轉(zhuǎn)速的變化情況42-44
• 3.5.2 風(fēng)輪功率、轉(zhuǎn)矩、推力隨風(fēng)速的變化情況44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-48
• 第四章.基于粗糙度葉片翼型氣動(dòng)特性數(shù)值分析48-61
• 4.1 數(shù)值計(jì)算的總體思路48
• 4.2 模型建立48-49
• 4.3 簡(jiǎn)化粗糙度模擬假設(shè)49-51
• 4.4 數(shù)值計(jì)算過程51-52
• 4.5 計(jì)算結(jié)果分析52-59
• 4.5.1 翼型的升力系數(shù)的變化52-54
• 4.5.2 翼型的阻力系數(shù)的變化54-55
• 4.5.3 翼型升阻比的變化55-56
• 4.5.4 不同粗糙度對(duì)翼型氣動(dòng)特性的影響56-58
• 4.5.5 翼型云圖58-59
• 4.6 本章小結(jié)59-61
• 第五章.結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 研究展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 在讀期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 朱自強(qiáng),付鴻雁,吁日新,劉杰;翼型和機(jī)翼的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J];中國(guó)科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué);2003年11期

2 鐵庚;祁文軍;;水平軸風(fēng)力機(jī)葉片翼型的氣動(dòng)特性數(shù)值模擬[J];流體機(jī)械;2013年03期

3 王金銘;盧YmtD;何新;夏加寬;;大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)能利用系數(shù)參數(shù)擬合的研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2012年02期

4 沈昕;俞國(guó)華;竺曉程;杜朝輝;;瞬變工況風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能預(yù)測(cè)[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年03期

，

本文編號(hào)：1050840