發(fā)布時(shí)間：2017-10-31 11:34

  本文關(guān)鍵詞：基于CFD和PSO方法的兆瓦級(jí)風(fēng)場風(fēng)機(jī)群優(yōu)化布置研究

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【摘要】：風(fēng)能是可再生能源,具有分布廣、儲(chǔ)量大、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn),世界能源緊缺的時(shí)代,風(fēng)能的利用正在愈加備受推崇。數(shù)量上升的同時(shí),等條件下的發(fā)電效率成為新一輪的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)機(jī)的尾流效應(yīng)是誘發(fā)風(fēng)場發(fā)電能力下降的主要原因,上下游風(fēng)機(jī)間相對(duì)位置的調(diào)整可以顯著改善尾流效應(yīng)對(duì)下游風(fēng)機(jī)輸出的影響。因此,針對(duì)風(fēng)場中風(fēng)機(jī)群布置優(yōu)化來提高發(fā)電效率的研究顯得十分緊迫。本文提出了結(jié)合CFD數(shù)值模擬和粒子群優(yōu)化算法(Particle Swarm Optimization,PSO),對(duì)固定大小平坦地貌風(fēng)場在勻速風(fēng)條件下,以風(fēng)場成本與風(fēng)場總輸出功率比值最小為目標(biāo)函數(shù),優(yōu)化兆瓦級(jí)風(fēng)場中風(fēng)機(jī)群的布置方案,有效提高了風(fēng)場的發(fā)電效益。本文研究內(nèi)容如下:(1)建立2MW單風(fēng)機(jī)的三維實(shí)體模型,MRF模型實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn),采用基于RANS方法的SST k-ω湍流模型計(jì)算風(fēng)場繞流流場,得到風(fēng)機(jī)額定功率非常接近的輸出功率,驗(yàn)證了本文數(shù)值模擬研究方法的可行性。(2)通過研究串列布置、高低位布置、斜列布置的雙風(fēng)機(jī)尾流干擾效應(yīng),得到了不同排列方式的風(fēng)場總輸出功率隨位置或高差的變化規(guī)律,進(jìn)而獲得下游風(fēng)機(jī)與上游風(fēng)機(jī)功率比隨位置和高差多變量變化的多項(xiàng)式關(guān)系,改進(jìn)了上游風(fēng)機(jī)對(duì)下游風(fēng)機(jī)輸出影響的一位理論尾流效應(yīng)。(3)以風(fēng)場發(fā)電效益最高為目標(biāo)函數(shù)編寫適用于解決風(fēng)機(jī)群布置的粒子群優(yōu)化算法。通過與基于基因遺傳算法的經(jīng)典算例進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證本文編寫的粒子群優(yōu)化算法的可行性。將風(fēng)機(jī)的功率比隨多變量變化的多項(xiàng)式,通過功率曲線關(guān)系式轉(zhuǎn)化得到基于三維尾流干擾風(fēng)速關(guān)系式的改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法,用改進(jìn)后的優(yōu)化算法搜索得到風(fēng)場中風(fēng)機(jī)群的最優(yōu)布置方案。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)機(jī)群 三維尾流干擾 CFD數(shù)值模擬 粒子群優(yōu)化算法 發(fā)電效益
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題來源和研究目的及意義9-12
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究目的及意義9-12
• 1.2 風(fēng)力機(jī)尾流干擾的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 國內(nèi)外研究簡析14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 2 MW單風(fēng)機(jī)尾流特征的CFD數(shù)值模擬17-37
• 2.1 引言17-18
• 2.2 單風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與三維實(shí)體建模18-27
• 2.2.1 風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)過程18-23
• 2.2.2 三維整機(jī)實(shí)體建模23-27
• 2.3 單風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)尾流特征的CFD數(shù)值模擬27-35
• 2.3.1 CFD基本理論27-32
• 2.3.2 單風(fēng)機(jī)尾流特征的CFD數(shù)值模擬32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第3章 多風(fēng)機(jī)尾流氣動(dòng)干擾特征的CFD數(shù)值模擬37-54
• 3.1 引言37
• 3.2 數(shù)值計(jì)算模型37-41
• 3.2.1 雙風(fēng)機(jī)風(fēng)場建模37-40
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分40-41
• 3.2.3 邊界條件41
• 3.3 尾流干擾計(jì)算結(jié)果分析41-52
• 3.3.1 數(shù)值求解方法41-51
• 3.3.2 風(fēng)機(jī)在綜合因素對(duì)輸出功率比的影響51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第4章 風(fēng)機(jī)群優(yōu)化布置的粒子群算法研究54-74
• 4.1 引言54
• 4.2 粒子群算法原理54-56
• 4.2.1 基本原理54
• 4.2.2 控制參數(shù)54-55
• 4.2.3 計(jì)算流程55-56
• 4.3 基于基本粒子群算法的風(fēng)機(jī)群優(yōu)化布置數(shù)學(xué)建模56-61
• 4.3.1 基本粒子群算法數(shù)學(xué)模型56-57
• 4.3.2 一維理論風(fēng)機(jī)尾流模型57-59
• 4.3.3 Grady風(fēng)機(jī)輸出功率計(jì)算模型59
• 4.3.4 Mosetti成本計(jì)算模型59
• 4.3.5 基本粒子群算法的風(fēng)機(jī)優(yōu)化布置可行性驗(yàn)證59-61
• 4.4 改進(jìn)粒子群算法的風(fēng)機(jī)群發(fā)電效益優(yōu)化研究61-73
• 4.4.1 改進(jìn)粒子群方法的建模62-63
• 4.4.2 三維模擬風(fēng)機(jī)尾流建模63-65
• 4.4.3 2MW風(fēng)機(jī)輸出功率計(jì)算模型65
• 4.4.4 本文成本計(jì)算模型65
• 4.4.5 勻速、單一風(fēng)向工況下風(fēng)場中風(fēng)機(jī)群的優(yōu)化布置65-68
• 4.4.6 勻速、四面風(fēng)向工況下風(fēng)場中風(fēng)機(jī)群的優(yōu)化布置68-70
• 4.4.7 勻速、十六面來風(fēng)工況下風(fēng)場中風(fēng)機(jī)群的優(yōu)化布置70-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82-83

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 金圣子;王琳;朱連成;赫健;昌亮;;國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展與展望[J];遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

2 趙慧欣,田德,王海寬,韓巧麗,孔令軍;風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化;2004年04期

3 曹海昌;;風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)及經(jīng)濟(jì)模型分析[J];現(xiàn)代營銷(學(xué)苑版);2011年10期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李曉冰;風(fēng)電場布機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化[D];華北電力大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：1122210