【摘要】：近年來(lái),風(fēng)力發(fā)電機(jī)越來(lái)越受到全世界的關(guān)注并快速發(fā)展起來(lái),但由于葉片在大攻角范圍內(nèi)存在失速特性,風(fēng)力機(jī)葉片的發(fā)電功率并不是特別理想。在整個(gè)風(fēng)電機(jī)組中,葉片是最核心的關(guān)鍵零部件,葉片的氣動(dòng)性能是至關(guān)重要的,是決定風(fēng)力機(jī)發(fā)電功率的根本因素。當(dāng)葉片達(dá)到失速攻角過(guò)后,葉片表面非常容易發(fā)生邊界層流動(dòng)分離現(xiàn)象,這會(huì)引起葉片的氣動(dòng)性能迅速降低。安裝渦流發(fā)生器能夠有效地抑制葉片表面的流動(dòng)分離,從而明顯地改善了風(fēng)力機(jī)的發(fā)電功率。因此,在大攻角范圍條件下,風(fēng)力機(jī)葉片上的渦流發(fā)生器的設(shè)計(jì)就顯得尤其重要。本文研究渦流發(fā)生器的課題主要是根據(jù)國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“先進(jìn)風(fēng)力機(jī)翼型族設(shè)計(jì)技術(shù)研究(項(xiàng)目編號(hào):2012AA051301)”和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于參數(shù)化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片氣動(dòng)性能與結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)理論(項(xiàng)目編號(hào):51175526)”的研究?jī)?nèi)容的要求進(jìn)行研究,本文提出“渦流發(fā)生器參數(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)特性影響的數(shù)值模擬研究”的課題,對(duì)帶渦流發(fā)生器的風(fēng)力機(jī)專用翼型段的氣動(dòng)性能進(jìn)行計(jì)算,并與干凈翼型段和某公司安裝有渦流發(fā)生器的翼型段的氣動(dòng)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析�；贒U91-W2-250翼型,運(yùn)用CFD數(shù)值模擬的方法對(duì)渦流發(fā)生器(VG)的位置參數(shù)和形狀參數(shù)對(duì)翼型段氣動(dòng)特性的影響進(jìn)行數(shù)值模擬研究。通過(guò)對(duì)比安裝渦流發(fā)生器翼型段、干凈翼型段、和某企業(yè)翼型段DU25VGA的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),重點(diǎn)分析渦流發(fā)生器的位置以及形狀參數(shù)對(duì)翼型表面流動(dòng)分離控制和翼型段氣動(dòng)性能的影響。最后根據(jù)以上數(shù)值模擬研究,總結(jié)出VG翼型段設(shè)計(jì)方法。主要的工作內(nèi)容和思路如下:(1)采用ANSYS ICEM-CFD對(duì)流場(chǎng)以及翼型段進(jìn)行網(wǎng)格劃分,然后采用ANSYS FLUENT軟件對(duì)VG翼型段的氣動(dòng)性能進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,確定出VG翼型段的網(wǎng)格劃分方法和氣動(dòng)性能的計(jì)算方法。(2)以DU91-W2-250翼型為基礎(chǔ),采用ANSYS FLUENT進(jìn)行了渦流發(fā)生器葉片三維翼型段氣動(dòng)特性的數(shù)值模擬。重點(diǎn)分析了渦流發(fā)生器的形狀參數(shù)對(duì)翼型表面流動(dòng)分離控制的影響和典型形狀時(shí)的旋渦特性。結(jié)果表明:在雷諾數(shù)為3.0?106的條件下,渦流發(fā)生器楔形角為25°時(shí)氣動(dòng)性能最佳;高度7mm時(shí)氣動(dòng)性能最佳;上緣長(zhǎng)度為7mm時(shí)流動(dòng)分離抑制效果最好。(3)以同樣的分析方法,通過(guò)對(duì)比安裝渦流發(fā)生器翼型段、干凈翼型段、和某企業(yè)翼型段DU25VGA的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),重點(diǎn)分析了渦流發(fā)生器的位置參數(shù)對(duì)翼型段氣動(dòng)性能的影響和典型位置時(shí)的旋渦特性。結(jié)果表明:在雷諾數(shù)為3.0?106的條件下渦流發(fā)生器安裝角為18°時(shí)氣動(dòng)性能最佳;渦流發(fā)生器的水平間距為9mm時(shí)氣動(dòng)性能最佳;渦流發(fā)生器在弦向位置的20%處時(shí)流動(dòng)分離抑制效果最好。(4)基于以上的分析結(jié)果設(shè)計(jì)半徑為3m的葉片,對(duì)比分析在光滑葉片相對(duì)厚度25%處加了一對(duì)渦流發(fā)生器的整機(jī)性能。
【圖文】：

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文臺(tái)，裝機(jī)總量也激增到 114609MW，同比增長(zhǎng)率為 25%。2004-2014 年中新增風(fēng)電裝機(jī)容量如圖 1.3 所示。新增加的裝機(jī)數(shù)量除了在東北地區(qū)相比略有下降之外，其余區(qū)域的風(fēng)電新增裝機(jī)容量都呈現(xiàn)出良好的上身勢(shì)頭東北地區(qū)只有黑龍江省有一定的增長(zhǎng)，其余兩省均出現(xiàn)下滑趨勢(shì)，，吉林降率為 28.76%，遼寧省同比下降率更是達(dá)到了 44%。與此相反的是在西機(jī)新增量最大，同比增長(zhǎng) 72.26%。西北地區(qū)新增裝機(jī)容量同比 67.84%，和華北地區(qū)分別同期增長(zhǎng)了41.26%和45.44%。根據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，內(nèi)蒙古寧夏、山西和新疆五省在 2014 年是全國(guó)新增裝機(jī)量的前五名。

圖 1.2 中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量發(fā)展?fàn)顩rFig.1.2 Development of installed wind capacity in china據(jù)來(lái)源：CWEA0100020003000400050006000700080009000100002002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016單位：MW西北 華北 華東 西南 中南 東北
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2629306