【摘要】：本文選取GCN1000S型號的風力發(fā)電機為研究對象，首先對風力發(fā)電機的基本翼型性能參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集，然后利用基本翼型參數(shù)通過插值方法得到GCN1000S型號風力發(fā)電機的性能參數(shù)，并通過數(shù)值模擬方法對葉片截面翼型升阻力系數(shù)進行檢驗，得到實際可靠的機翼數(shù)據(jù)，由此建立二維計算模型。依據(jù)葉素動量理論（BEM方法）進行數(shù)值分析，得到風力發(fā)電機的功率曲線和效率曲線。通過功率曲線與參考曲線進行對比發(fā)現(xiàn)二者吻合較好，從而驗證了模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，，利用該二維模型對風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)附近的流場進行了計算，得到測風儀處的流場速度與來流風速存在較大差別，這些表明廠家原來將測風儀處的風速作為來流風速的做法是不恰當?shù)�，需要進行修正。 為了得到測風儀處的流場速度與來流風速之間的明確關(guān)系，需要進一步開展風機結(jié)構(gòu)附近流場分布的三維精確分析。首先，根據(jù)廠家提供的‘Solidworks-模型’導(dǎo)入風機結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)型，藉由當前該領(lǐng)域的圓盤理論建立了流場分析的準三維模型。在劃分恰當?shù)碾x散網(wǎng)格后，通過CFD方法進行了求解，依次計算出在不同來流風速條件下，風機結(jié)構(gòu)附近流場流速分布情況以及測風儀處風速的大小，得到該型號風力發(fā)電機測風儀處風速約為來流風速的80%左右。為了更進一步精確地確定測風儀處的流場速度與來流風速之間的比例系數(shù)，我們基于三維CFD方法開展了風機功率計算和繞流流場數(shù)值仿真，使用三種不同旋轉(zhuǎn)模型進行數(shù)值求解，得出滑移網(wǎng)格模型預(yù)測的風力機功率曲線結(jié)果在趨勢上更接近實測結(jié)果，確定測風儀處的風速與來流風速的比值約在86%-93%之間。通過對測風儀風速與來流風速進行這樣修正后，所得到的風力發(fā)電機功率曲線在數(shù)值大小和趨勢上都更加接近于實測結(jié)果。 本文對風力發(fā)電機的設(shè)計和計算分析具有重要的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:In this paper, the GCN1000S wind turbine is selected as the research object. First, the basic airfoil performance parameters of the wind turbine are collected, and then the performance parameters of the GCN1000S wind turbine are obtained by interpolation method using the basic airfoil parameters. The lift and drag coefficients of the blade section airfoil are calculated by numerical simulation method. According to the blade element momentum theory (BEM) numerical analysis, the power curve and efficiency curve of the wind turbine are obtained. By comparing the power curve with the reference curve, it is found that they are in good agreement, thus verifying the correctness of the model. The two-dimensional model is used to calculate the flow field near the structure of the wind turbine. It is found that there is a great difference between the velocity of the flow field at the anemometer and that of the incoming wind, which indicates that it is inappropriate for the manufacturer to take the wind speed at the anemometer as the incoming wind speed and needs to be revised.
In order to get a clear relationship between the velocity of the flow field and the velocity of the incoming wind, it is necessary to carry out a further three-dimensional accurate analysis of the flow field near the fan structure. Three-dimensional model. After dividing the appropriate discrete grid, the CFD method is used to solve the problem. The flow velocity distribution near the fan structure and the wind speed at the wind meter are calculated in turn under different wind speed conditions. The wind speed at the wind meter is about 80% of the wind speed at the wind turbine. Based on the three-dimensional CFD method, the power calculation and the numerical simulation of the flow field around the wind turbine are carried out. Three different rotating models are used to solve the problem. The power curve predicted by the sliding grid model is closer to the actual measurement in trend. The results show that the ratio of wind speed to incoming wind speed is about 86%-93% at the anemometer, and the power curve of the wind turbine is more close to the measured value and trend after the anemometer wind speed and incoming wind speed are corrected in this way.
This paper has important guiding significance for the design and calculation analysis of wind turbines.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM315

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