【摘要】：風(fēng)力機(jī)長(zhǎng)期在自然環(huán)境中運(yùn)行,葉片表面受到各種環(huán)境因素的影響,引起粗糙度的變化,導(dǎo)致葉片性能下降和風(fēng)力機(jī)效率降低。本文針對(duì)表面粗糙度對(duì)葉片氣動(dòng)性能的影響,結(jié)合數(shù)值模擬和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)開展了研究工作。本文選取了同系列的三種翼型NACA4412,NACA4415,NACA4418,參照實(shí)際運(yùn)行中的葉片表面粗糙度情況,設(shè)計(jì)了 5種粗糙模型,包括均布粗糙度,矩形凸臺(tái),雙矩形凸臺(tái),圓弧形凸臺(tái),凹陷模型,在ICEM中完成建模及網(wǎng)格劃分。采用Fluent軟件分析了各個(gè)粗糙模型的流場(chǎng)仿真模型,探討粗糙度的安裝位置,分布形式和尺寸大小對(duì)氣動(dòng)性能的影響規(guī)律,另外,分析了雷諾數(shù)對(duì)粗糙度敏感性的影響。選定在1Om/s風(fēng)速,-6°～13°攻角,得到各個(gè)模型的升力系數(shù),阻力系數(shù)和升阻比,分析發(fā)現(xiàn):粗糙高度在O-1mm時(shí)導(dǎo)致性能下降劇烈,高度大于1mm時(shí)影響減弱,凸臺(tái)在前緣時(shí)導(dǎo)致性能下降最大,離前緣越遠(yuǎn)影響越小,雙凸臺(tái)隨間距的增大作用減小,圓弧凸臺(tái)在最大厚度靠近前緣時(shí)作用較大,凹陷在前緣吸力面時(shí)影響最大,深度的增加影響較小。在各個(gè)粗糙模型下,攻角增加會(huì)加大粗糙度的影響,而雷諾數(shù)的增大會(huì)降低粗糙度敏感性。制作了 NACA4415葉片模型進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),參照數(shù)值模擬中的粗糙模型,進(jìn)行了矩形凸臺(tái),雙矩形凸臺(tái)和圓弧形凸臺(tái)模型的實(shí)驗(yàn),與數(shù)值計(jì)算的結(jié)果對(duì)比,整體趨勢(shì)相同,誤差較小,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的升力系數(shù)稍小,而阻力系數(shù)稍大,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬粗糙度具有一定的可靠性。相較于傳統(tǒng)的粗糙模型,5種模型很好的反映了粗糙度對(duì)氣動(dòng)性能的影響規(guī)律。本文的工作結(jié)合了數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn),粗糙度的模擬應(yīng)用了多種模型,得到各個(gè)條件下定性的結(jié)果,為風(fēng)力機(jī)葉片的粗糙度影響研究提供了有效方法,為葉片的設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)提供了一定的參考價(jià)值。
【圖文】：

圖１．１邋２００６至２０１６年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容景逡逑分布廣泛，儲(chǔ)量巨大，包括從大陸到沿海，近海到遠(yuǎn)洋的廣袤天地。的風(fēng)能儲(chǔ)量高達(dá)２．５３億千瓦。從２００６年開始，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量一見國(guó)家對(duì)風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的高度重視和巨大投入。逡逑

邐５２５７３邐１００逡逑圖１．２邋２０１７年全球新增裝機(jī)容量逡逑從１９世紀(jì)末誕生了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的萌芽，１８９１年，丹麥人發(fā)明了世界上第一臺(tái)可逡逑以發(fā)電的風(fēng)力機(jī)，但風(fēng)力機(jī)的利用和發(fā)展并沒有引起重視，直到１９７３年石油危機(jī)的爆逡逑發(fā)，刺激了歐洲等國(guó)和美國(guó)積極尋找石油，煤炭等化石能源的替代物，得到了高度重視逡逑與巨大的研發(fā)投入，風(fēng)力機(jī)的發(fā)展迎來了春天，美國(guó)和歐洲的各所大學(xué)開始研發(fā)風(fēng)電技逡逑術(shù)，投入市場(chǎng)的風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模也不斷擴(kuò)大。目前，，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，大型的風(fēng)力逡逑機(jī)葉輪直徑達(dá)到１００ｍ以上，單機(jī)容量達(dá)到兆瓦級(jí)。與火電，水電，核電不同，風(fēng)力發(fā)逡逑電場(chǎng)由多臺(tái)風(fēng)力機(jī)組成，每一臺(tái)風(fēng)力機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)化，葉片是風(fēng)力機(jī)捕逡逑捉風(fēng)能的基礎(chǔ)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2626264