【摘要】：本文選取GCN1000S型號(hào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)為研究對(duì)象，首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本翼型性能參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后利用基本翼型參數(shù)通過(guò)插值方法得到GCN1000S型號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能參數(shù)，并通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)葉片截面翼型升阻力系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，得到實(shí)際可靠的機(jī)翼數(shù)據(jù)，由此建立二維計(jì)算模型。依據(jù)葉素動(dòng)量理論（BEM方法）進(jìn)行數(shù)值分析，得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率曲線和效率曲線。通過(guò)功率曲線與參考曲線進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)二者吻合較好，從而驗(yàn)證了模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，，利用該二維模型對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)附近的流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，得到測(cè)風(fēng)儀處的流場(chǎng)速度與來(lái)流風(fēng)速存在較大差別，這些表明廠家原來(lái)將測(cè)風(fēng)儀處的風(fēng)速作為來(lái)流風(fēng)速的做法是不恰當(dāng)?shù)�，需要進(jìn)行修正。 為了得到測(cè)風(fēng)儀處的流場(chǎng)速度與來(lái)流風(fēng)速之間的明確關(guān)系，需要進(jìn)一步開(kāi)展風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)附近流場(chǎng)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(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)型，藉由當(dāng)前該領(lǐng)域的圓盤(pán)理論建立了流場(chǎng)分析的準(zhǔn)三維模型。在劃分恰當(dāng)?shù)碾x散網(wǎng)格后，通過(guò)CFD方法進(jìn)行了求解，依次計(jì)算出在不同來(lái)流風(fēng)速條件下，風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)附近流場(chǎng)流速分布情況以及測(cè)風(fēng)儀處風(fēng)速的大小，得到該型號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)風(fēng)儀處風(fēng)速約為來(lái)流風(fēng)速的80%左右。為了更進(jìn)一步精確地確定測(cè)風(fēng)儀處的流場(chǎng)速度與來(lái)流風(fēng)速之間的比例系數(shù)，我們基于三維CFD方法開(kāi)展了風(fēng)機(jī)功率計(jì)算和繞流流場(chǎng)數(shù)值仿真，使用三種不同旋轉(zhuǎn)模型進(jìn)行數(shù)值求解，得出滑移網(wǎng)格模型預(yù)測(cè)的風(fēng)力機(jī)功率曲線結(jié)果在趨勢(shì)上更接近實(shí)測(cè)結(jié)果，確定測(cè)風(fēng)儀處的風(fēng)速與來(lái)流風(fēng)速的比值約在86%-93%之間。通過(guò)對(duì)測(cè)風(fēng)儀風(fēng)速與來(lái)流風(fēng)速進(jìn)行這樣修正后，所得到的風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率曲線在數(shù)值大小和趨勢(shì)上都更加接近于實(shí)測(cè)結(jié)果。 本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)和計(jì)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(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM315

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