本文關(guān)鍵詞：提高風力機葉型氣動性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：提高風力機葉型氣動性能是發(fā)展大型風力發(fā)電設(shè)備的重要需求。本文針對改善風力機葉型氣動性能這一問題,在風力機專用新葉型氣動性能研究、利用定常吸氣和振蕩射流兩種主動控制技術(shù)增加葉型升力和推遲失速等兩個方面進行了數(shù)值和實驗研究。研究工作具體內(nèi)容和結(jié)論如下: 本文采用有限體積法以及基于壓力修正的SIMPLE方法和k-ω為基礎(chǔ)的SST湍流模型,在大范圍攻角下對FFA和NACA兩個系列的7種風力機葉型繞流流動進行了數(shù)值模擬,與實驗結(jié)果對比證明了數(shù)值計算的可靠性。所得到的葉型氣動性能數(shù)據(jù),為工程設(shè)計提供了依據(jù)。 數(shù)值模擬結(jié)果表明,在相同的來流條件下,風力機專用葉型氣動性能比傳統(tǒng)葉型有較大提高,并且更符合風力機長葉片不同部位對葉型氣動性能的要求。用于葉尖部分的薄葉型在小攻角下具有更高的升阻比;用于葉根部分的厚葉型具有更好的失速性能。通過分析,探討了葉型的幾何參數(shù)如厚度、最大厚度處距離前緣的距離等對葉型氣動性能的影響規(guī)律,為我國設(shè)計和開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的風力機葉型提供了有意義的參考。 通過對NACA0015翼型頭部施加定常吸氣或振蕩射流繞流流場的數(shù)值模擬,探討了它們增加翼型氣動性能的機理。數(shù)值模擬結(jié)果表明,定常吸氣通過抽走翼型吸力面附近低能流體,增加了翼型吸力面附近流體的動能,提高了翼型的升力,減小了阻力;振蕩射流將吸力面穩(wěn)定的低能渦變成以一定頻率脫落的強制分離渦,增加了翼型吸力面流體的動能,從而提高了翼型的升力。 通過數(shù)值模擬和風洞實驗,探討了定常吸氣和振蕩射流提高NACA0015翼型氣動性能的規(guī)律,得到了施加定常吸氣和振蕩射流提高翼型氣動性能的最有效位置區(qū)間、最優(yōu)動量系數(shù)區(qū)間以及振蕩射流的最優(yōu)無量綱頻率區(qū)間。
【關(guān)鍵詞】：風力機 翼型 氣動性能 定常吸氣 振蕩射流
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：TK83
【目錄】：

• 摘 要2-3
• Abstract3-5
• 目 錄5-8
• 第一章 序 論8-26
• 1.1 國內(nèi)外風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀8-10
• 1.2 風力機的發(fā)展10-12
• 1.3 風力機氣動性能參數(shù)與研究方法12-18
• 1.3.1 風輪的氣動性能參數(shù)與設(shè)計方法的發(fā)展13-17
• 1.3.2 風力機葉型的氣動性能參數(shù)17-18
• 1.4 提高葉型氣動性能的研究進展18-24
• 1.4.1 改善葉型造型提高葉型氣動性能18-20
• 1.4.2 采用流動的主動控制技術(shù)提高葉型氣動性能20-24
• 1.4 課題的目的和內(nèi)容24-26
• 第二章 流動的數(shù)值模擬方法26-44
• 2.1 流動控制方程26-27
• 2.2 湍流模型27-31
• 2.3 貼體坐標變換31-36
• 2.4 控制方程和差分格式36-40
• 2.4.1 擴散項37
• 2.4.2 對流項37-40
• 2.5 計算網(wǎng)格40-43
• 2.6 小結(jié)43-44
• 第三章 風洞實驗方法44-52
• 3.1 實驗風洞和實驗葉片44-45
• 3.2 射流的產(chǎn)生和測量45-48
• 3.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)48-49
• 3.4 實驗數(shù)據(jù)處理方法49
• 3.5 誤差分析49-51
• 3.6 小結(jié)51-52
• 第四章 風力機專用葉型氣動性能的研究52-72
• 4.1 流場數(shù)值模擬方法52-55
• 4.1.1 計算網(wǎng)格52-54
• 4.1.2 邊界條件54-55
• 4.1.3 收斂控制55
• 4.2 NACA0015翼型繞流數(shù)值模擬結(jié)果與翼型特性55-60
• 4.3 新型風力機葉型繞流流動模擬結(jié)果及分析60-68
• 4.3.1 FFA系列葉型繞流流動模擬結(jié)果60-64
• 4.3.2 NACA系列葉型繞流流動數(shù)值模擬結(jié)果分析64-68
• 4.4 風力機專用葉型相對于傳統(tǒng)翼型的特點68-69
• 4.5 葉型幾何參數(shù)對氣動性能的影響69-70
• 4.6 小結(jié)70-72
• 第五章 主動控制翼型失速提高翼型氣動性能的研究72-89
• 5.1 定常吸氣控制翼型失速的研究72-77
• 5.1.1 定常吸氣邊界條件72-73
• 5.1.2 施加定常吸氣的翼型繞流流場數(shù)值模擬結(jié)果分析73-75
• 5.1.3 施加定常吸氣后翼型總體氣動性能的變化75-76
• 5.1.4 定常吸氣動量系數(shù) 對翼型氣動性能變化的影響76-77
• 5.1.5 施加定常吸氣的位置對翼型氣動性能的影響77
• 5.2 振蕩射流控制翼型失速的研究77-87
• 5.2.1 振蕩射流邊界條件78
• 5.2.2 加入振蕩射流后翼型表面壓力分布和流場的變化78-82
• 5.2.3 加入振蕩射流后翼型總體氣動性能的變化82-85
• 5.2.4 振蕩射流控制翼型失速規(guī)律的研究85-87
• 5.3 小結(jié)87-89
• 第六章 結(jié)論與展望89-92
• 6.1 結(jié)論89-90
• 6.2 突出成果和創(chuàng)新點90
• 6.3 展望90-92
• 參考文獻92-96
• 致謝96-97
• 個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文97

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 程危危;曹登慶;初世明;;風力機葉片動力學建模研究[J];動力學與控制學報;2011年04期

2 雷軍;張海榮;;風力發(fā)電機振動與噪聲測試及其減噪方法研究[J];北方環(huán)境;2011年12期

3 楊從新;巫發(fā)明;張玉良;;基于滑移網(wǎng)格的垂直軸風力機非定常數(shù)值模擬[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2009年06期

4 李宇紅;張慶麟;;風力機葉片三維流動特性與氣動性能的數(shù)值分析[J];太陽能學報;2008年09期

5 靳允立;胡駿;;翼型失速及雷諾數(shù)變化對風力機氣動性能影響的數(shù)值研究[J];太陽能學報;2009年09期

6 楊從新;姬永魁;;關(guān)于對稱翼型氣動特性數(shù)值模擬的研究[J];新技術(shù)新工藝;2012年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 程危危;曹登慶;初世明;;水平軸風力機葉片非線性振動研究[A];第十三屆全國非線性振動暨第十屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術(shù)會議摘要集[C];2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 雷恩奇;基于多目標遺傳算法的風力機葉片優(yōu)化設(shè)計研究[D];蘭州理工大學;2011年

2 皇甫凱林;三葉片直翼式垂直軸風力機氣動性能模擬研究[D];浙江工業(yè)大學;2010年

3 齊曉慧;新型鏈傳動式風力機氣動性能的數(shù)值模擬[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學;2010年

4 辛爭秋;離心壓縮機推力軸承故障機理研究[D];北京化工大學;2011年

5 蘇明軍;水平軸風力機葉片翼型的氣動特性研究[D];遼寧工程技術(shù)大學;2007年

6 張義華;水平軸風力機空氣動力學數(shù)值模擬[D];重慶大學;2007年

7 趙先民;水平軸風力機動力特性和流場的數(shù)值模擬[D];同濟大學;2007年

8 黃華;風力機風輪葉片設(shè)計計算方法研究[D];西華大學;2008年

9 李春輝;變工況下大型風力機風輪的氣動性能預估[D];蘭州理工大學;2008年

10 劉楠;水平軸風力機風輪氣動數(shù)值模擬及性能計算[D];西安理工大學;2008年

  本文關(guān)鍵詞：提高風力機葉型氣動性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：385109