近年來,風(fēng)電作為重要的清潔能源,在世界得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展；針對(duì)風(fēng)力機(jī)整機(jī)技術(shù)方面所進(jìn)行的研究,也越來越受到重視。風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動(dòng)性能分析、預(yù)測及葉片設(shè)計(jì)方面的研究也成為當(dāng)今國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文采用數(shù)值計(jì)算方法、逆向工程技術(shù)及實(shí)驗(yàn)等手段對(duì)風(fēng)力機(jī)在不同工況下葉片的氣動(dòng)性能、風(fēng)力機(jī)的風(fēng)功率特性進(jìn)行了研究。論文的主要研究內(nèi)容如下： 首先,基于逆向工程技術(shù)對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行實(shí)體三維建模。應(yīng)用三維數(shù)字化激光掃描測量技術(shù),采集葉片實(shí)體表面點(diǎn)云；在對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行預(yù)處理后,采用NURBS曲面擬合方法實(shí)現(xiàn)葉片實(shí)體模型的重構(gòu),并加工出實(shí)驗(yàn)用風(fēng)力機(jī)葉片,進(jìn)而為風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動(dòng)性能及風(fēng)洞試驗(yàn)方面的研究提供必要的幾何模型。 其次,對(duì)加工制造出的風(fēng)力機(jī)模型,進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),測得風(fēng)力機(jī)隨時(shí)間變化的增速曲線、減速曲線及功率曲線等數(shù)據(jù),進(jìn)而計(jì)算出風(fēng)功率、風(fēng)功率系數(shù)特性曲線,并對(duì)其進(jìn)行分析。同時(shí)還對(duì)真機(jī)進(jìn)行了自然風(fēng)場下的實(shí)驗(yàn)測試。 最后,對(duì)兩種風(fēng)力機(jī)機(jī)型的氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值模擬。確定數(shù)值計(jì)算方案,對(duì)計(jì)算域、風(fēng)輪幾何模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分,應(yīng)用有限體積法和基于壓力修正的方法,采用k-ωSST湍流模型進(jìn)行了整機(jī)三維定常湍流計(jì)算,獲取了風(fēng)力機(jī)葉片表面的壓力、速度、流線等流動(dòng)特征。計(jì)算出多種不同來流風(fēng)速工況下風(fēng)力機(jī)的軸功率曲線,并通過與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得出數(shù)值計(jì)算值與試驗(yàn)值有較好的一致性的結(jié)果。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TK83
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 前言
    1.2 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.2 國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 風(fēng)力機(jī)數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的目的及內(nèi)容
2 風(fēng)力機(jī)數(shù)值計(jì)算方法及理論
    2.1 引言
    2.2 風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)基本理論
        2.2.1 槳葉幾何參數(shù)和空氣動(dòng)力特性
        2.2.2 自由流場中的風(fēng)輪
    2.3 尾流的相關(guān)理論
        2.3.1 風(fēng)輪尾流旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)量理論
        2.3.2 葉素理論
        2.3.3 動(dòng)量-葉素（BEM）定理
        2.3.4 渦流理論
    2.4 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)基本理論
        2.4.1 流動(dòng)控制數(shù)學(xué)模型
        2.4.2 三維湍流數(shù)值模擬方法
        2.4.3 流動(dòng)控制方程求解的計(jì)算方法
    2.5 本章小結(jié)
3 風(fēng)力機(jī)葉片幾何建模及實(shí)體成型
    3.1 葉片翼型數(shù)據(jù)獲取方法
    3.2 葉片型面測量
        3.2.1 數(shù)據(jù)測量原理
        3.2.2 數(shù)據(jù)測量方法
        3.2.3 點(diǎn)云測量數(shù)據(jù)預(yù)處理
        3.2.4 多視點(diǎn)云拼接
        3.2.5 影響測量精度的因素
    3.3 實(shí)體幾何模型的建立
        3.3.1 擬合網(wǎng)格樣條曲線
        3.3.2 葉片翼型截面線及葉片實(shí)體模型擬合
        3.3.3 風(fēng)力機(jī)模型葉片加工
    3.4 本章小結(jié)
4 風(fēng)力機(jī)實(shí)驗(yàn)過程
    4.1 引言
    4.2 風(fēng)力機(jī)真機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的建立
    4.3 風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>        4.3.2 風(fēng)力機(jī)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)原理及理論基礎(chǔ)
        4.3.3 風(fēng)力機(jī)模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)過程
    4.4 本章小結(jié)
5 風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪三維湍流數(shù)值分析
    5.1 引言
    5.2 數(shù)值計(jì)算域的構(gòu)造
    5.3 數(shù)值計(jì)算求解過程
        5.3.1 數(shù)值計(jì)算區(qū)域的網(wǎng)格劃分
        5.3.2 邊界條件設(shè)置
        5.3.3 數(shù)值計(jì)算工況點(diǎn)及方法
    5.4 風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪定常計(jì)算結(jié)果
        5.4.1 風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)域內(nèi)部氣流流態(tài)分析
        5.4.2 不同翼型葉片截面繞流流動(dòng)分析
        5.4.3 變槳距角下的流動(dòng)特性分析
        5.4.4 風(fēng)力機(jī)特性曲線計(jì)算結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2870114