風(fēng)能是因空氣流動(dòng)做功而提供給人類(lèi)的一種可利用的能量,屬于可再生能源,具有廣闊的發(fā)展前景。不同風(fēng)速、不同轉(zhuǎn)速、不同偏航角度對(duì)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)和應(yīng)變特征以及振動(dòng)頻率特征都會(huì)產(chǎn)生影響,但其中之間的關(guān)系,目前系統(tǒng)完整的研究較少。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)某新翼型直徑1.4m木質(zhì)小型水平軸風(fēng)力機(jī)進(jìn)行研究。利用高頻PIV裝置獲得風(fēng)力機(jī)近尾跡速度分布、葉尖渦的發(fā)展、湍動(dòng)能分布等流場(chǎng)參數(shù),通過(guò)數(shù)值模擬得到風(fēng)力機(jī)后方速度場(chǎng)和渦量場(chǎng)的分布,并且求得葉片表面壓力。通過(guò)TST5925C旋轉(zhuǎn)應(yīng)力應(yīng)變裝置和BK振動(dòng)噪聲測(cè)試系統(tǒng)獲取葉片上的應(yīng)變和機(jī)頭塔架上的振動(dòng)頻率,獲取其隨不同工況的變化規(guī)律,利用尾跡流場(chǎng)為中間變量,探索風(fēng)力機(jī)后方流場(chǎng)與動(dòng)頻特征和應(yīng)力特征的內(nèi)在聯(lián)系。首先對(duì)風(fēng)力機(jī)近尾跡進(jìn)行分析,提取葉片后方軸向速度和徑向速度,隨著偏航角度的增加近尾跡軸向速度逐漸減小,徑向速度逐漸增加。并進(jìn)一步提取風(fēng)輪后30mm處的脈動(dòng)速度均方根,得到其在不同風(fēng)速、不同轉(zhuǎn)速、不同偏航角度下的變化規(guī)律。為了更詳細(xì)的了解拍攝區(qū)域流場(chǎng)變化,對(duì)不同工況下拍攝區(qū)域的湍動(dòng)能進(jìn)行分析。在遠(yuǎn)尾跡分析中得到不同偏航角度下速度場(chǎng)和渦量場(chǎng)的分布,并對(duì)...

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 基礎(chǔ)理論
    2.1 風(fēng)力機(jī)基本理論
    2.2 葉素理論
    2.3 渦流理論
    2.4 風(fēng)力機(jī)載荷
        2.4.1 重力載荷
        2.4.2 離心力載荷
        2.4.3 氣動(dòng)載荷
    2.5 風(fēng)力機(jī)振動(dòng)理論理論
        2.5.1 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)
        2.5.2 多自由度振動(dòng)系統(tǒng)
第三章 試驗(yàn)方案和模擬思路
    3.1 試驗(yàn)方案
        3.1.1 風(fēng)洞試驗(yàn)
        3.1.2 風(fēng)力機(jī)
        3.1.3 工況調(diào)節(jié)系統(tǒng)
        3.1.4 應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)
        3.1.5 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)
        3.1.6 流場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)
    3.2 模擬思路
        3.2.1 風(fēng)力機(jī)建模
        3.2.2 計(jì)算域建模
        3.2.3 網(wǎng)格劃分
        3.2.4 邊界條件設(shè)定
        3.2.5 湍流模型選擇
第四章 偏航對(duì)流場(chǎng)的影響
    4.1 近尾跡特征分析
        4.1.1 不同偏航角下葉尖附近軸向速度和徑向速度的分布
        4.1.2 不同工況下脈動(dòng)速度對(duì)比
        4.1.3 不同工況下湍動(dòng)能對(duì)比
    4.2 遠(yuǎn)尾跡特征分析
第五章 應(yīng)力特征和振動(dòng)特征分析
    5.1 應(yīng)力特征分析
        5.1.1 轉(zhuǎn)速和負(fù)載對(duì)應(yīng)變值的影響
        5.1.2 風(fēng)速對(duì)應(yīng)變的影響
        5.1.3 偏航角度對(duì)應(yīng)變的影響
        5.1.4 關(guān)聯(lián)性分析
        5.1.5 葉片翼型表面壓力分析
    5.2 振動(dòng)特征分析
        5.2.1 偏航角度對(duì)振動(dòng)頻率的影響
        5.2.2 來(lái)流風(fēng)速對(duì)振動(dòng)頻率的影響
        5.2.3 轉(zhuǎn)速對(duì)振動(dòng)頻率的影響
        5.2.4 振動(dòng)頻率與流場(chǎng)能量譜關(guān)聯(lián)性分析
結(jié)論
    1 本文主要工作和結(jié)論
        1、近尾跡流場(chǎng)分析
        2、遠(yuǎn)尾跡流場(chǎng)分析
        3、應(yīng)力特征分析
        4、振動(dòng)頻率特征分析
    2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果



本文編號(hào)：3873987