發(fā)布時(shí)間：2020-12-31 21:29

　　水平軸風(fēng)力機(jī)單機(jī)容量大型化和運(yùn)行環(huán)境的多樣化發(fā)展突顯了葉片流動(dòng)的多尺度影響因素,使得翼型流動(dòng)條件（如雷諾數(shù)、湍流度、表面粗糙度、攻角等）更具多樣性和不確定性,構(gòu)成了風(fēng)電葉片的流動(dòng)控制機(jī)制及風(fēng)力機(jī)專用翼型設(shè)計(jì)理論研究的重要挑戰(zhàn)�；诙嗾淄呒�(jí)風(fēng)力機(jī)翼型的復(fù)雜性能需求,本文圍繞風(fēng)力機(jī)翼型綜合性能的優(yōu)化問(wèn)題展開了如下研究：首先,根據(jù)風(fēng)力機(jī)葉片的實(shí)際運(yùn)行特征,提出翼型變工況穩(wěn)定性的概念；將翼型的氣動(dòng)特征劃分為設(shè)計(jì)點(diǎn)性能、非設(shè)計(jì)點(diǎn)性能、失速特征和性能穩(wěn)定性并對(duì)之進(jìn)一步參數(shù)化,最終形成了以翼型的氣動(dòng)性能參數(shù)項(xiàng)、幾何特征參數(shù)項(xiàng)和權(quán)重系數(shù)項(xiàng)為參數(shù)體系,以加權(quán)計(jì)算為方法的綜合性能評(píng)估方法體系�；诖�,按照風(fēng)洞測(cè)量結(jié)果,對(duì)CAS-W1翼型氣動(dòng)性能進(jìn)行了綜合評(píng)估。評(píng)估結(jié)果表明,與DU翼型系列相比,CAS-W1薄翼型系列具有良好的設(shè)計(jì)點(diǎn)和非設(shè)計(jì)點(diǎn)性能。但三種較厚的翼型必須進(jìn)一步優(yōu)化或再設(shè)計(jì)。然后,開展了風(fēng)力機(jī)翼型綜合性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究。根據(jù)風(fēng)力機(jī)的復(fù)雜流動(dòng)特征和各部位氣動(dòng)需求的差異,研究了多兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)翼型的設(shè)計(jì)需求。提出了“高效、低載、寬工作范圍和變工況性能穩(wěn)定”的氣動(dòng)設(shè)計(jì)思想,并結(jié)合提高結(jié)構(gòu)屬性和降低氣... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：214 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景與研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 風(fēng)力機(jī)的發(fā)展和專用翼型族的研發(fā)歷程
        1.2.2 翼型空氣動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展
        1.2.3 翼型氣動(dòng)性能預(yù)測(cè)方法的發(fā)展
        1.2.4 翼型性能的評(píng)估方法
        1.2.5 翼型設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法的發(fā)展
    1.3 本課題的主要工作
2 風(fēng)力機(jī)翼型的綜合性能評(píng)估方法
    2.1 風(fēng)力機(jī)葉片的性能需求
    2.2 翼型基本幾何特征參數(shù)和空氣動(dòng)力學(xué)系數(shù)
        2.2.1 翼型的幾何特征描述
        2.2.2 翼型的空氣動(dòng)力學(xué)特征
    2.3 風(fēng)力機(jī)翼型的評(píng)估參數(shù)體系和綜合評(píng)估方法
        2.3.1 翼型綜合性能參數(shù)
        2.3.2 翼型性能參數(shù)體系
        2.3.3 權(quán)重系數(shù)的分配原則
        2.3.4 翼型性能的綜合評(píng)估方法
    2.4 CAS-W1翼型性能的綜合評(píng)估實(shí)例
        2.4.1 CAS-W1翼型族與風(fēng)洞測(cè)量數(shù)據(jù)
        2.4.2 DU YY-W-XXX翼型系列
        2.4.3 性能參數(shù)計(jì)算與綜合評(píng)估
    2.5 本章小結(jié)
3 風(fēng)力機(jī)翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究
    3.1 多兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)翼型的設(shè)計(jì)需求
    3.2 翼型的氣動(dòng)性能預(yù)測(cè)方法
        3.2.1 XFOIL計(jì)算方法簡(jiǎn)介
        3.2.2 RFOIL計(jì)算方法改進(jìn)
        3.2.3 預(yù)測(cè)方法比較
    3.3 風(fēng)力機(jī)翼型的綜合性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        3.3.1 翼型多目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型
        3.3.2 風(fēng)力機(jī)翼型綜合性能優(yōu)化設(shè)計(jì)策略
        3.3.3 風(fēng)力機(jī)翼型綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的集成
    3.4 風(fēng)力機(jī)翼型的混合設(shè)計(jì)方法
    3.5 本章小結(jié)
4 多兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)
    4.1 葉片內(nèi)側(cè)大厚度鈍尾緣翼型的設(shè)計(jì)
        4.1.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
        4.1.2 設(shè)計(jì)方法
        4.1.3 設(shè)計(jì)結(jié)果-大厚度鈍尾緣翼型的輪廓
        4.1.4 翼型族的氣動(dòng)特征與敏感性分析
        4.1.5 與DU00-W2-401的綜合評(píng)估
    4.2 葉片中部厚翼型的替代設(shè)計(jì)
        4.2.1 設(shè)計(jì)條件
        4.2.2 混合反設(shè)計(jì)
        4.2.3 數(shù)值優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.3 葉片外側(cè)主力翼型的綜合優(yōu)化
        4.3.1 設(shè)計(jì)條件
        4.3.2 數(shù)學(xué)模型的定義
        4.3.3 優(yōu)化算法與設(shè)計(jì)結(jié)果
        4.3.4 性能預(yù)測(cè)與評(píng)估結(jié)果
        4.3.5 薄翼型的性能參數(shù)與幾何特征的近似模型
    4.4 本章小結(jié)
5 風(fēng)力機(jī)厚翼型雷諾數(shù)效應(yīng)的研究
    5.1 失速現(xiàn)象與二維翼型邊界層理論
        5.1.1 翼型邊界層
        5.1.2 攻角對(duì)翼型邊界層發(fā)展和氣動(dòng)力的影響
        5.1.3 翼型邊界層的其他影響因素
    5.2 實(shí)驗(yàn)方案
        5.2.1 風(fēng)洞介紹與實(shí)驗(yàn)裝置
        5.2.2 測(cè)量結(jié)果
    5.3 風(fēng)力機(jī)厚翼型的雷諾數(shù)效應(yīng)
        5.3.1 風(fēng)力機(jī)翼型的雷諾數(shù)效應(yīng)
        5.3.2 分析與討論
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和獲獎(jiǎng)情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]水平軸風(fēng)力機(jī)專用翼型族的設(shè)計(jì)及其氣動(dòng)性能研究[D]. 李宏利.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2009



本文編號(hào)：2950346