當前在傳統(tǒng)能源日漸匱乏和環(huán)境問題越發(fā)嚴重的壓力下,開發(fā)可再生的綠色能源已經成為了各國的未來能源戰(zhàn)略的必然方向。而作為可再生能源形式的風力發(fā)電,不但清潔無污染,而且是可再生能源發(fā)電技術中最成熟和最具規(guī)模開發(fā)條件的發(fā)電方式之一,已受到世界各國的歡迎和重視。目前,風力發(fā)電機是風能利用最主要的形式,在風力發(fā)電機中最關鍵的部件是葉片。葉片的結構直接決定了風能利用的效率,因此葉片的構型設計和氣動性能就一直是研究的焦點。葉片設計成功與否直接決定了風力機設計的成敗。但是,我國在葉片研究領域起步較晚,還不具備自主研發(fā)的實力;而國外發(fā)達國家基于技術壟斷的考慮,長期對我國的葉片設計進行技術封鎖,所以在我國開展葉片的研究是很有必要的。本文提出了一種基于馬格努斯效應的風能葉片的新構型,并對馬格努斯葉片的力學模型、翼型的氣動性能和葉輪的空氣動力學等方面進行了相關的研究。首先,以動量理論、葉素理論和伯努利方程等基本理論為基礎,利用風力機葉片設計的基本理論和貝茨模型推導出了馬格努斯葉片的空氣力學模型。在Fluent中完成了翼型的二維數值模擬,得到了影響翼型氣動性能的規(guī)律,運用Matlab對求得的翼型各離散工況下的性能... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

馬格努斯效應原理圖

前者的葉片是圓柱型結構，并由一個額外的電動機驅動自轉。當有風吹過葉片的時候，由馬格努斯效應分析可知，這時會在葉片上產生一個升力，從而在安裝葉片的主軸上產生一個轉矩帶動發(fā)電機發(fā)電，如圖1-3所示。這種構型的風力發(fā)電機最大的優(yōu)點在于能夠產生很大的轉動力矩，該力矩是普通風力發(fā)電機所產生的力矩的數倍。這樣一來，風力發(fā)電機即使在低風速時也能夠提供大的力矩帶動發(fā)電機發(fā)電，這將大大降低風力發(fā)電機的最低啟動速度，更大程度的利用風能，以及提高風力發(fā)電機的工作時間和效率。a) 主視圖a) Main viewb) 俯視圖b) Top view圖1-3 馬格努斯葉片的構型Fig.1-3 Configuration of Magnus blade1.4 本文主要研究內容本論文主要通過正交實驗并利用數值模擬的方法分析相關因素對馬格努斯葉片氣動性能的影響，其研究內容主要包括以下幾個方面：- 6 -

最早由德國科學家貝茨(Betz)提出了一種描述理想情況下的氣流動量模型，也稱為貝茨模型，如圖2-3 所示。該模型考慮了若干假設條件的簡化單元流管，主要用于描述氣流與風輪間的作用關系。盡管貝茨模型缺乏對風能機組氣動設計的具體指導，但可用于風輪的基本氣動原理的分析，是風能利用的基礎[34,35]。貝茨模型假設的理想情況為(1) 氣流是不可壓縮的水平均勻定常流，且風輪尾流不旋轉.(2) 處于風輪前后遠方的氣流靜壓相等.(3) 將風輪簡化為一圓盤，軸向力(推力)沿圓盤均勻分布，且圓盤上沒有摩- 10 -

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2934118