本文針對(duì)大型水平軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn),應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)理論和現(xiàn)代較為精確的風(fēng)力機(jī)片條理論,對(duì)大型水平軸風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、氣動(dòng)阻尼、載荷計(jì)算、動(dòng)態(tài)失速等方面進(jìn)行了研究。論文主要內(nèi)容如下: 研究風(fēng)輪氣動(dòng)總體優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,采用較精確的片條理論(Strip Theory)計(jì)算風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能,以槳葉各截面弦長(zhǎng)和扭角為設(shè)計(jì)變量,綜合考慮了槳葉截面翼型氣動(dòng)特性、槳葉截面之間的約束和風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速的年分布情況,以風(fēng)力機(jī)的年能量輸出最大為設(shè)計(jì)目標(biāo),用復(fù)合形法進(jìn)行全局尋優(yōu),對(duì)風(fēng)力機(jī)槳葉外形進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例,使用該方法設(shè)計(jì)的槳葉,對(duì)比商業(yè)化槳葉,外型結(jié)構(gòu)合理且具有良好的氣動(dòng)性能。 根據(jù)風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)、材料力學(xué)、振動(dòng)力學(xué)基本原理,在已有的紊流風(fēng)場(chǎng)模型、風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)計(jì)算模型上,引入氣動(dòng)阻尼模型、動(dòng)態(tài)失速模型,分析和計(jì)算風(fēng)力機(jī)葉片截面處的氣動(dòng)阻尼和葉片模態(tài)阻尼。 采用英國(guó)GH公司的“Bladed for Windows”軟件,對(duì)1.5MW水平軸風(fēng)力機(jī)葉片的穩(wěn)態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)載荷進(jìn)行了計(jì)算。得到了葉片關(guān)鍵截面處的載荷,并找出了根部的最大載荷。 在Beddoes-Leishman模型的基礎(chǔ)上建立了動(dòng)態(tài)失速模型。Beddoes-Leishman模型是一種“半經(jīng)驗(yàn)”模型,其參數(shù)可根據(jù)不同情況進(jìn)行調(diào)整。本文在確立了計(jì)算方法和過(guò)程后,通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比,確定了風(fēng)力機(jī)動(dòng)態(tài)失速情況下模型中參數(shù)的數(shù)值。模型把失速過(guò)程中流經(jīng)葉片的氣流按其狀態(tài)分為吸附流和分離流,通過(guò)分析這兩種氣流對(duì)葉片的影響來(lái)建立新模型。由新模型確定的算法較簡(jiǎn)便,計(jì)算得到的葉片動(dòng)態(tài)性能參數(shù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有較好的吻合。
【學(xué)位單位】：汕頭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類(lèi)】：TK83
【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 引言
    1.1 選題背景及意義
        1.1.1 全球風(fēng)力發(fā)電概況
        1.1.2 迅猛發(fā)展的中國(guó)風(fēng)電
        1.1.3 風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.4 本課題的意義
        1.1.5 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力機(jī)失速特性研究現(xiàn)狀
    1.2 論文主要內(nèi)容
第二章 風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化理論
    2.1 風(fēng)輪總體參數(shù)
    2.2 水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論
        2.2.1 動(dòng)量理論
        2.2.2 葉素理論
        2.2.3 有限葉片數(shù)影響
        2.2.4 葉尖損失修正
        2.2.5 輪轂損失
        2.2.6 葉柵效應(yīng)
        2.2.7 失速修正
        2.2.8 片條理論
    2.3 Glauert優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
    2.4 Wilson方法
    2.5 風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論
        2.5.1 風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)計(jì)算模型
        2.5.2 總體優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型
        2.5.3 1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    2.6 風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的氣動(dòng)性能計(jì)算
        2.6.1 氣動(dòng)載荷分析理論
        2.6.2 1.5MW風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)性能計(jì)算
        2.6.3 1.5MW風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)性能計(jì)算
第三章 風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)阻尼計(jì)算
    3.1 氣動(dòng)阻尼模型
        3.1.1 翼型方式
        3.1.2 功率推力方式
        3.1.3 單葉片的模態(tài)阻尼
第四章 風(fēng)力機(jī)葉片載荷計(jì)算
    4.1 坐標(biāo)系統(tǒng)確定
    4.2 載荷分析
        4.2.1 氣動(dòng)載荷計(jì)算
        4.2.2 重力引起的載荷
        4.2.3 離心力引起的載荷
    4.3 安全系數(shù)
    4.4 1.5MW葉片載荷分析實(shí)例
        4.4.1 分析依據(jù)
        4.4.2 載荷計(jì)算所需的初始參數(shù)
        4.4.3 穩(wěn)態(tài)載荷計(jì)算
        4.4.4 動(dòng)態(tài)載荷計(jì)算
第五章 風(fēng)力機(jī)動(dòng)態(tài)失速模型
    5.1 動(dòng)態(tài)失速現(xiàn)象
    5.2 動(dòng)態(tài)失速模型
        5.2.1 吸附流(Attached flow)
        5.2.2 分離流(Separated flow)
    5.3 計(jì)算過(guò)程及結(jié)果分析
        5.3.1 計(jì)算過(guò)程
        5.3.2 計(jì)算結(jié)果及分析
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
符號(hào)說(shuō)明
致謝
碩士期間發(fā)表的論文
個(gè)人簡(jiǎn)歷

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 趙明安;風(fēng)力機(jī)葉片阻尼減振動(dòng)態(tài)特性研究[D];太原科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2828162