【摘要】：近年來(lái),全世界范圍內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,風(fēng)電已超過(guò)核電成為世界第三大主力能源,尤其在我國(guó),風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)和新增裝機(jī)容量都已穩(wěn)居世界第一位。但由于風(fēng)電規(guī)劃不均、電網(wǎng)承載能力不夠等原因,風(fēng)電消滯問(wèn)題正在制約著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。發(fā)展分布式能源和小型風(fēng)力發(fā)電是解決這一問(wèn)題的有效手段,所以本文以此為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)了全新形式的碟形風(fēng)力發(fā)電機(jī),并對(duì)其葉輪進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬,為其深入研究確定目標(biāo)方向。具體的工作成果如下:(1)選定葉片安裝角、葉輪開(kāi)度作為主要研究對(duì)象,葉片數(shù)作為次要研究對(duì)象,根據(jù)設(shè)計(jì)思路確定模型尺寸并選定其中3個(gè)模型進(jìn)行三維建模。采用3D打印技術(shù)和拆分打印的方法制作3個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?設(shè)計(jì)并在風(fēng)洞中安裝測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)。(2)對(duì)3個(gè)模型分別進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn),包括啟動(dòng)性能和氣動(dòng)性能的試驗(yàn),其中,每個(gè)模型安排多葉片對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)修正結(jié)果表明,30/45模型的整體性能優(yōu)于其他兩個(gè)模型,風(fēng)能利用系數(shù)在0.42附近,可以在很低的風(fēng)速下啟動(dòng);30/30模型性能次之;60/45模型的性能與其他模型有明顯的差距。(3)針對(duì)研究對(duì)象的特點(diǎn),利用三維無(wú)厚度壁面的處理方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分,通過(guò)對(duì)全尺寸系列的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型進(jìn)行基于正交試驗(yàn)方法的三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,獲得其風(fēng)能利用系數(shù)曲線和流場(chǎng)分布圖,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行極差和方差分析。結(jié)果表明30/60模型具有最佳氣動(dòng)性能,葉片安裝角對(duì)性能的影響最大。此外還對(duì)45/45模型進(jìn)行了同阻塞比下的三維非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,對(duì)其在風(fēng)洞試驗(yàn)中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速突變現(xiàn)象給出較為合理的解釋。綜合來(lái)看,風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬都證明了本文所研究的碟形風(fēng)力機(jī)有著高于市場(chǎng)機(jī)型的風(fēng)能利用系數(shù),并且擁有很好的啟動(dòng)性能,結(jié)合其低噪的特點(diǎn),將會(huì)成為小型風(fēng)電研究發(fā)展的新方向之一。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK83
【圖文】：

第 1 章 緒論為我國(guó)僅次于火電、火電的第三大主力能源。在世界范圍內(nèi)，風(fēng)電經(jīng)歷了起步階段（1990-1998 年）和緩慢發(fā)展階段（1999-2007 年），裝機(jī)容量從 2008 年開(kāi)始，獲得了指數(shù)型的增長(zhǎng)：2016 年 2 月，全球風(fēng)能委員會(huì)發(fā)布了《Global Wind Statistics 2015》，統(tǒng)計(jì)了直至 2015 年全球陸地及海上風(fēng)力機(jī)的總裝機(jī)容量。據(jù)報(bào)告顯示，2015 年底全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 432419MW，較 2014 年底增長(zhǎng) 17%，首次超過(guò)核能發(fā)電；2014年全球新增年裝機(jī)容量為 63013MW，創(chuàng)歷史新高[6]。全球風(fēng)能協(xié)會(huì)表示，風(fēng)電正在主導(dǎo)擺脫對(duì)化石燃料的依賴，全球風(fēng)電市場(chǎng)逐步擴(kuò)大，期待 2016 年能有更多的地區(qū)引進(jìn)風(fēng)電[6]。更多具體情況如圖 1-1、圖 1-2 所示。

指數(shù)型的增長(zhǎng)：2016 年 2 月，全球風(fēng)能委員會(huì)發(fā)布了《Global Wind Statistics 2015》，統(tǒng)計(jì)了直至 2015 年全球陸地及海上風(fēng)力機(jī)的總裝機(jī)容量。據(jù)報(bào)告顯示，2015 年底全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 432419MW，較 2014 年底增長(zhǎng) 17%，首次超過(guò)核能發(fā)電；2014年全球新增年裝機(jī)容量為 63013MW，創(chuàng)歷史新高[6]。全球風(fēng)能協(xié)會(huì)表示，風(fēng)電正在主導(dǎo)擺脫對(duì)化石燃料的依賴，全球風(fēng)電市場(chǎng)逐步擴(kuò)大，期待 2016 年能有更多的地區(qū)引進(jìn)風(fēng)電[6]。更多具體情況如圖 1-1、圖 1-2 所示。圖 1-1 2000-2015 年全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量增長(zhǎng)圖[6]

圖 1-3 分布式小型風(fēng)電應(yīng)用分布式小型風(fēng)力發(fā)電由于應(yīng)用場(chǎng)景的限制，對(duì)設(shè)備的特性具有一定的要求，總的來(lái)講包括：低噪聲，高效率，切入風(fēng)速低，設(shè)計(jì)美觀，生態(tài)友好等。將傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)小型化作為一種解決思路的同時(shí)，更需要發(fā)展更符合分布式小型風(fēng)力發(fā)電核心要求的機(jī)型，為風(fēng)力發(fā)電打開(kāi)新的道路。1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型與新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究1.2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)分類風(fēng)力機(jī)是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并可以通過(guò)一定的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和發(fā)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)電力和熱力轉(zhuǎn)換的一種機(jī)械，伴隨著人類歷史，已經(jīng)發(fā)展了 2000 多年，從最初的風(fēng)車，到達(dá)里厄（Darrieus）型和薩渥紐斯（Savonius）型風(fēng)力機(jī)，直到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的航空翼型風(fēng)力，種類和樣式豐富，經(jīng)典的風(fēng)力機(jī)的形式如圖 1-4 所示。根據(jù)不同的分類方式，可以將風(fēng)力發(fā)電機(jī)劃分成諸多個(gè)種類。其中，目前在風(fēng)力行業(yè)利用和研究的最普遍使用的分類方法之一就是是阻力型和升

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9 朱

本文編號(hào)：2794467