【摘要】：隨著社會的發(fā)展，能源的消耗量也在急劇增加，風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源，越來越受到大家的重視。風(fēng)力機作為風(fēng)力發(fā)電的主要設(shè)備，準(zhǔn)確預(yù)測其在運行時的氣動性能和結(jié)構(gòu)性能具有非常重要工程意義。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)和計算流體力學(xué)的迅速發(fā)展，CFD方法開始廣泛應(yīng)用于實際的流場模擬，推進了現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。論文從風(fēng)能利用方向出發(fā)，采用數(shù)值模擬的方法，以水平軸風(fēng)力機為分析對象進行研究。 首先針對NREL水平軸風(fēng)力機所使用的S809翼型，選擇C型結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，保證近壁面網(wǎng)格y+1，對翼型壁面附近的流動直接進行模擬。通過與實驗數(shù)據(jù)的對照，分析比較了S-A和SST兩種湍流模型，結(jié)果表明SST湍流模型更為適合用于帶有失速情況的流動模擬。在此基礎(chǔ)上，使用SST湍流模型進行非定常計算，研究了直接截取法和對稱加厚法這兩種常用的翼型鈍尾緣化方法對S809翼型氣動性能的影響，根據(jù)模擬結(jié)果分析這兩種方法是否能夠提高S809翼型的氣動性能，結(jié)果表明這兩種鈍尾緣化的方法都不同程度上提高了S809翼型在高攻角范圍內(nèi)的氣動性能。 采用基于SST方程的DES方法對不同風(fēng)速下的NRELPhase VI三維風(fēng)輪進行了非定常計算，模擬得到了風(fēng)輪的壓力分布和葉片表面的極限流線分布，并且根據(jù)模擬結(jié)果對所觀察到的三維旋轉(zhuǎn)效應(yīng)進行了分析。考慮到風(fēng)力機運行時的安全問題，通過單向流固耦合的方法，對風(fēng)輪整體的受力和變形情況進行了靜力學(xué)分析，結(jié)果表明風(fēng)輪可以長時間的安全運行。
【圖文】：

源問題逐漸凸顯出來。進入 21 世紀(jì)以后，能源問題已經(jīng)成為了人類社會面臨的首要問題，尋找化石能源的替代品已經(jīng)成為了人類社會的當(dāng)務(wù)之急。因此，清潔與可再生能源成為了人類的新寵。雖然就目前的技術(shù)水平而言，清潔與可再生能源取代化石能源還有很長的路要走，但是它在緩解能源壓力方面已經(jīng)開始發(fā)揮著重要的作用。風(fēng)能是目前最具商業(yè)潛力和最具活力的可再生能源之一，其具有使用清潔，成本較低，取之不盡，用之不竭的優(yōu)點。風(fēng)力發(fā)電對環(huán)境的影響較小，發(fā)電過程不排放任何有害氣體和廢棄物，，大規(guī)模推廣風(fēng)力發(fā)電可以為節(jié)能減排做出積極貢獻，并且風(fēng)電場的建設(shè)周期較短，相應(yīng)的發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)相對成熟，具備商業(yè)應(yīng)用的先決條件。雖然風(fēng)電場需要占用大片的土地資源，但是風(fēng)能資源豐富的地方往往是荒漠或者海上等人口稀少的地方，在這里建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場并不會對當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活造成多大影響，并且還可以將風(fēng)電場作為當(dāng)?shù)氐穆糜钨Y源來吸引游客。正因為如此，在全球能源危機和環(huán)境危機日益嚴重的背景下，風(fēng)力發(fā)電越來越受到各國的重視，并且在最近幾年迅速發(fā)展。

目前風(fēng)力發(fā)電機的單機大型化趨勢日趨明顯，增大風(fēng)力機的尺寸可以降低單的生產(chǎn)成本，提高風(fēng)力機的風(fēng)能利用效率，減少陣風(fēng)等因素對風(fēng)力機的影響，機更容易被控制。近年來海上風(fēng)電場的大規(guī)模興建，在一定程度上也促進和刺型風(fēng)力機的發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK83

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本文編號：2632330