本文關鍵詞：濃縮風能裝置流場仿真與結構優(yōu)化

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【摘要】：濃縮風能型風力發(fā)電機組是使自然風通過濃縮風能裝置將稀薄的、非穩(wěn)定的風能濃縮加速、整流和均勻化后驅動風輪旋轉發(fā)電的一種風力發(fā)電設備,它主要由濃縮風能裝置、發(fā)電機、風輪、尾翼、回轉體、塔架等部件組成。其中濃縮風能裝置是該種機組的主要部件之一,它的結構直接影響了機組輸出功率的大小。該裝置主要由三段組成,前段為收縮管,中段為中央圓筒,后段為擴散管。低密度和高湍流度的流體通過裝置時,流體被加速、整流和均勻化后得到高品質的流體,然后驅動風輪旋轉發(fā)電,得到高質量的電能。為了提高濃縮風能裝置的濃縮效率,以濃縮風能裝置為研究對象,應用三維建模軟件和CFD軟件分別建立幾何模型與網格模型,應用FLUENT進行數(shù)值模擬,主要進行了以下工作。(1)驗證應用于濃縮風能裝置內部流場數(shù)值模擬方法的可行性。對文獻中與濃縮風能裝置有相似結構的聚風裝置建立幾何模型和網格模型,對其內部流場進行仿真分析,將數(shù)值模擬結果與它的實驗結果進行對比分析。結果表明：數(shù)值模擬結果與實驗結果兩者有較好的吻合性,由此驗證了研究中應用的數(shù)值模擬方法具有可行性；(2)研究不同的湍流模型對濃縮風能裝置內部流場特性的影響。對濃縮風能裝置建立幾何模型和網格模型,采用相同的數(shù)值模擬方法,選擇Spalart-Allmaras模型、標準k-ε模型、標準k一ω模型和雷諾應力模型(RSM)這四種湍流模型進行濃縮風能裝置內部的流場仿真分析。結果表明：標準k-ω模型更適用于濃縮風能裝置內部流場的數(shù)值模擬；(3)研究濃縮風能裝置結構的不同幾何參數(shù)對其內部流場的影響。分別對不同的收縮角度、擴散角度和中央圓筒長度的濃縮風能裝置內部流場進行仿真分析。結果表明：擴散角度的大小對內部流場特性的影響最大,當擴散角度為80°且保持擴散管長度為原設計值322mm時,內部流場有最大的流速26.16m/s；(4)研究不同的來流風速對濃縮風能裝置內部流場的影響。在不同的來流風速下,對一個有較好流場特性的濃縮風能裝置模型進行內部流場特性仿真分析。結果表明,流場的最大流速與來流風速的大小成線性關系。
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM315

【參考文獻】

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本文編號：1196054