發(fā)布時(shí)間：2017-09-04 08:17

  本文關(guān)鍵詞：恒速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪工作特性分析

  更多相關(guān)文章： 恒速風(fēng)力機(jī) 變槳 數(shù)值模擬 車載實(shí)驗(yàn)

【摘要】：全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加速了能源的消耗,其中煤、石油、天然氣等不可再生能源在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中占著主導(dǎo)地位。過(guò)度的能源消耗,加速了化石能源的枯竭,不利于能源的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)大量使用化石能源不可避免的產(chǎn)生二氧化碳等對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì),對(duì)人們的生活健康有著不利影響。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源越來(lái)越受到人們的重視。除了水能外,風(fēng)能是最具有開發(fā)利用價(jià)值的可再生能源。風(fēng)能的利用方式主要有并網(wǎng)型和離網(wǎng)型,中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)既可以用作獨(dú)立系統(tǒng)為用戶生產(chǎn)和生活用電提供電力,也可以作為用戶側(cè)分布式并網(wǎng)系統(tǒng),為用戶側(cè)電網(wǎng)輸送電力。5k W風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于容量適宜、運(yùn)輸維護(hù)方便、占地面積少受到了廣泛的應(yīng)用。風(fēng)力機(jī)在生產(chǎn)應(yīng)用中,為使風(fēng)力機(jī)輸出的頻率與用戶所需頻率或電網(wǎng)頻率相兼容,一般在風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間加入了復(fù)雜的換流系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)增加了電流中的諧波成份;增加了頻率控制的電能功耗;增加了發(fā)電機(jī)的故障率;降低了發(fā)電機(jī)的可靠性。要實(shí)現(xiàn)中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高可靠性就必須減少?gòu)?fù)雜、可靠性差的換流系統(tǒng),因此研究一種高風(fēng)能利用率的變槳恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)非常有必要。本文首先由Wilson設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)輪的氣動(dòng)外形,同時(shí)基于葉素理論推導(dǎo)分析了5k W風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的變槳原理,提出了不同風(fēng)速下槳距角調(diào)節(jié)量的計(jì)算方法。然后利用MATLAB軟件編程計(jì)算葉片的外形參數(shù)以及槳距角的調(diào)節(jié)量,并根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理將二維坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成三維坐標(biāo),在Gambit軟件中建立風(fēng)輪模型。接著利用Ansys軟件對(duì)風(fēng)輪進(jìn)行不同槳距角工況的數(shù)值模擬,模擬風(fēng)力機(jī)在定槳運(yùn)行時(shí)的功率輸出特性以及風(fēng)力機(jī)在變槳運(yùn)行時(shí)的功率輸出特性。最后以相似理論為依據(jù),制作物理風(fēng)輪實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?對(duì)實(shí)物模型的功率性能進(jìn)行野外車載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文通過(guò)對(duì)恒速變槳風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪工作特性的研究,得到了以下成果:1.在風(fēng)速低于額定風(fēng)速下,為使風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用系數(shù)最大化,獲得了變槳風(fēng)力機(jī)的最佳槳距角與風(fēng)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系;2.風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速后,在風(fēng)力機(jī)保持穩(wěn)定的功率輸出的條件下,獲得了槳距角調(diào)節(jié)量與風(fēng)速的關(guān)系;3.對(duì)風(fēng)輪進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了風(fēng)輪的在變槳工況下的功率輸出特性;4.車載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)物風(fēng)力機(jī)定槳與變槳工況的輸出特性。
【關(guān)鍵詞】：恒速風(fēng)力機(jī) 變槳 數(shù)值模擬 車載實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行方式及技術(shù)方案路線9-10
• 1.2.1 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)9
• 1.2.2 恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀11
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容11-13
• 第二章 恒速變槳風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能計(jì)算13-21
• 2.1 葉片變槳?dú)鈩?dòng)性原理13-16
• 2.2 葉片氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)16-18
• 2.3 風(fēng)輪變槳方案設(shè)計(jì)18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 變槳風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)及三維建模21-32
• 3.1 風(fēng)輪參數(shù)設(shè)計(jì)21-23
• 3.1.1 葉片數(shù)設(shè)計(jì)21-22
• 3.1.2 設(shè)計(jì)風(fēng)速的選擇22
• 3.1.3 風(fēng)輪直徑的計(jì)算22
• 3.1.4 葉尖速比的選擇22-23
• 3.1.5 風(fēng)輪實(shí)度的確定23
• 3.1.6 葉片翼型的選擇23
• 3.2 MATLAB編程計(jì)算及外形優(yōu)化計(jì)算23-29
• 3.2.1 最佳攻角確定及扭角計(jì)算23-26
• 3.2.2 弦長(zhǎng)及扭角修正26-27
• 3.2.3 恒速變槳方案計(jì)算27-28
• 3.2.4 葉片三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換28-29
• 3.3 風(fēng)輪三維建模29-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第四章 風(fēng)輪仿真模擬及分析32-45
• 4.1 ANSYS仿真原理介紹32-35
• 4.1.1 CFD控制方程32-34
• 4.1.2 CFD湍流模型34-35
• 4.1.3 CFD氣動(dòng)性能數(shù)值模擬35
• 4.2 風(fēng)輪仿真模擬35-39
• 4.2.1 計(jì)算域劃分35-36
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分36-37
• 4.2.3 網(wǎng)格質(zhì)量檢查37-38
• 4.2.4 邊界條件及求解器設(shè)置38-39
• 4.3 仿真模擬結(jié)果分析39-43
• 4.3.1 變槳風(fēng)輪功率輸出特性分析41-42
• 4.3.2 定槳與變槳風(fēng)力機(jī)輸出特性對(duì)比分析42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-45
• 第五章 風(fēng)力機(jī)實(shí)物模型實(shí)驗(yàn)45-57
• 5.1 相似理論簡(jiǎn)介45
• 5.2 風(fēng)輪相似模擬計(jì)算45-46
• 5.3 實(shí)物模型參數(shù)計(jì)算及制作46-47
• 5.4 風(fēng)力機(jī)車載實(shí)驗(yàn)47-52
• 5.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析52-56
• 5.5.1 實(shí)物模型風(fēng)機(jī)功率特性分析52-55
• 5.5.2 原型風(fēng)機(jī)與模型風(fēng)機(jī)功率特性分析55-56
• 5.6 本章小結(jié)56-57
• 第六章 結(jié)論與展望57-59
• 6.1 結(jié)論57-58
• 6.2 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 致謝61-62
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果62

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 趙福盛;;小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(三)[A];中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)《中小型風(fēng)能設(shè)備與應(yīng)用》（2013年第4期）[C];2013年

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本文編號(hào)：790367