發(fā)布時(shí)間：2017-05-14 13:02

  本文關(guān)鍵詞：施加一階模態(tài)后風(fēng)輪氣動(dòng)力的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人類文明的發(fā)展,對(duì)能源的需求度不斷提高及化石能源儲(chǔ)量的日漸枯竭,風(fēng)能作為一種可再生能源,逐漸受到相關(guān)科研人員的重視。風(fēng)輪的空氣動(dòng)力學(xué)特性是決定其性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一,而氣動(dòng)力是氣動(dòng)特性的一個(gè)重要分支。本文應(yīng)用商業(yè)CFD軟件Fluent,采用滑移網(wǎng)格技術(shù)和動(dòng)網(wǎng)格技術(shù),對(duì)水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)力進(jìn)行了非定常模擬研究,通過(guò)編寫UDF代碼為三維運(yùn)行風(fēng)輪的葉片施加一階揮舞模態(tài)振動(dòng)。 對(duì)比分析有無(wú)振動(dòng)情況下表面動(dòng)壓強(qiáng)分布情況可知：動(dòng)壓最大值出現(xiàn)在葉片前緣靠近葉尖處；當(dāng)葉片無(wú)振動(dòng)時(shí),其主要分布區(qū)域?yàn)槲γ?壓力面分布較少,而當(dāng)葉片振動(dòng)后動(dòng)壓最大值僅分布在吸力面上；并且振動(dòng)葉片在吸力面上延弦向的動(dòng)壓梯度比無(wú)振動(dòng)時(shí)大。 對(duì)比分析有無(wú)振動(dòng)情況下的動(dòng)壓、扭矩和軸向推力可知：葉片動(dòng)壓最大值變化頻率近似為振動(dòng)頻率的2倍；作用于風(fēng)輪上的扭矩變化周期與振動(dòng)相同,但相位有所差異；軸向推力大小與作用于葉片的軸向合風(fēng)速呈相關(guān),與振動(dòng)周期相同,相位相差0.196π。 對(duì)比不同工況下運(yùn)行風(fēng)輪氣動(dòng)力可知：當(dāng)相對(duì)風(fēng)速小于額定工況時(shí),動(dòng)壓變化的周期變化規(guī)律性較為明顯；而當(dāng)相對(duì)風(fēng)速大于額定工況后,動(dòng)壓周期變化規(guī)律性越來(lái)越弱；軸向推力隨尖速比的增加而逐漸減小,隨來(lái)流風(fēng)速的增加逐漸增大,軸向推力與振動(dòng)的相位差隨尖速比的增加均呈下降趨勢(shì),且下降的幅度逐漸增加。 本文通過(guò)UDF代碼,成功為運(yùn)行風(fēng)輪葉片施加一階揮舞模態(tài)振動(dòng),模擬了水平軸風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的葉片表面動(dòng)壓力、轉(zhuǎn)矩及軸向推力,初步揭示了葉片振動(dòng)對(duì)三維風(fēng)輪氣動(dòng)力的影響。振動(dòng)的施加為風(fēng)輪的三維模擬引入了新的非定常因素,為進(jìn)一步研究實(shí)際振動(dòng)形態(tài)下多種形式、多階振動(dòng)耦合情況的風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)特性提供方法參考,同時(shí)也為風(fēng)力機(jī)整體氣動(dòng)性能數(shù)值研究工作做了數(shù)據(jù)補(bǔ)充。
【關(guān)鍵詞】：水平軸風(fēng)力機(jī) 一階揮舞振動(dòng) UDF 數(shù)值模擬 氣動(dòng)力
【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】：2014
【分類號(hào)】：TH138
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 氣動(dòng)特性數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 振動(dòng)葉片數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 基礎(chǔ)理論17-27
• 2.1 風(fēng)力機(jī)的基本概念17-18
• 2.2 動(dòng)網(wǎng)格相關(guān)理論18-21
• 2.3 水平軸風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)21-27
• 2.3.1 風(fēng)力機(jī)的貝茲理論21-23
• 2.3.2 致動(dòng)盤理論23-27
• 第三章 振動(dòng)方程的確定及施加27-38
• 3.1 葉片振動(dòng)方程的確定27-31
• 3.1.1 測(cè)試系統(tǒng)27-28
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方案28
• 3.1.3 ME’scope軟件分析圖28-29
• 3.1.4 Matlab擬合29
• 3.1.5 振動(dòng)方程推導(dǎo)29-30
• 3.1.6 葉片振動(dòng)效果展示30-31
• 3.2 計(jì)算模型31-38
• 3.2.1 GAMBIT建模32-34
• 3.2.2 計(jì)算域的選取34
• 3.2.3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性證明34-38
• 第四章 計(jì)算結(jié)果分析38-54
• 4.1 有無(wú)振動(dòng)下運(yùn)行風(fēng)輪氣動(dòng)特性研究39-45
• 4.1.1 葉片表面動(dòng)壓分析39-42
• 4.1.2 風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩分析42-44
• 4.1.3 風(fēng)輪軸向推力分析44-45
• 4.2 不同工況下風(fēng)輪表面動(dòng)壓分析45-49
• 4.2.1 動(dòng)壓隨葉尖速比的變化規(guī)律45-48
• 4.2.2 動(dòng)壓隨風(fēng)速的變化規(guī)律48-49
• 4.3 不同工況下風(fēng)輪軸向推力分析49-54
• 4.3.1 軸向推力隨葉尖速比的變化規(guī)律49-51
• 4.3.2 軸向推力隨風(fēng)速的變化規(guī)律51-54
• 第五章 結(jié)論與展望54-56
• 5.1 結(jié)論54-55
• 5.2 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 致謝59-60
• 在讀期間取得的科研成果60

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李少華;匡青峰;吳殿文;郭婷婷;王梅麗;;1.2MW風(fēng)力機(jī)整機(jī)流場(chǎng)的數(shù)值模擬[J];動(dòng)力工程學(xué)報(bào);2011年07期

2 賀濟(jì)洲;葉正寅;;機(jī)翼彈性變形對(duì)氣動(dòng)特性的影響[J];航空計(jì)算技術(shù);2010年04期

3 葛如海;王桃英;許棟;臧綾;;基于動(dòng)網(wǎng)格和UDF技術(shù)的氣缸動(dòng)態(tài)特性研究[J];機(jī)床與液壓;2010年21期

4 田琳琳;趙寧;鐘偉;胡偶;;風(fēng)力機(jī)遠(yuǎn)尾流的計(jì)算研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

5 郭靜婷;;用CFD方法模擬計(jì)算風(fēng)力機(jī)尾流的研究[J];可再生能源;2010年04期

6 馬興宇;明曉;;風(fēng)力機(jī)葉尖渦特性及其控制[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

7 鐘偉;王同光;;風(fēng)力機(jī)葉尖渦的數(shù)值模擬[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

8 朱，

本文編號(hào)：365211