發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 04:46

　　葉素動(dòng)量理論比較簡(jiǎn)單,且計(jì)算速度比較快,在風(fēng)力機(jī)的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用,但大量實(shí)驗(yàn)表明葉素動(dòng)量理論不能精確計(jì)算風(fēng)輪葉片上的氣動(dòng)載荷,尤其是失速和偏航狀態(tài)。這種方法雖然在經(jīng)典葉素動(dòng)量理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很多經(jīng)驗(yàn)修正,但沒(méi)有從流動(dòng)的物理機(jī)理出發(fā),沒(méi)有考慮尾流結(jié)構(gòu)及三維流動(dòng)的影響。隨著風(fēng)力機(jī)尺寸的增大,該模型精度越來(lái)越不能滿足設(shè)計(jì)要求,所以目前對(duì)風(fēng)力機(jī)的研究?jī)A向于重視基礎(chǔ)理論研究,以弄清楚風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)流動(dòng)的基本機(jī)理。本文研究的目標(biāo)就是為了了解風(fēng)力機(jī)尾流的特征以及其對(duì)風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷和性能的影響。研究的目的是為風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)和分析提供基于流動(dòng)物理機(jī)理的更精確的方法。本文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1、對(duì)風(fēng)力機(jī)經(jīng)典氣動(dòng)模型和研究方法進(jìn)行了回顧,總結(jié)了各種方法的特點(diǎn)和適用范圍,為開(kāi)展研究工作奠定了理論基礎(chǔ)。2、基于預(yù)定尾跡方法對(duì)風(fēng)力機(jī)尾流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,推導(dǎo)了尾流對(duì)葉片上控制點(diǎn)的誘導(dǎo)速度求解表達(dá)式,建立了誘導(dǎo)速度及尾流結(jié)構(gòu)的求解計(jì)算模型。該計(jì)算模型首先對(duì)理想風(fēng)輪尾跡不擴(kuò)散的簡(jiǎn)單情況進(jìn)行了研究,然后引入擴(kuò)散系數(shù)對(duì)尾流擴(kuò)張的情況進(jìn)行研究。計(jì)算結(jié)果表明該模型可以用來(lái)求解風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的尾流結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)力性能,可用... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：145 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
插圖索引
附表索引
符號(hào)索引
第1章 緒論
    1.1 概述
    1.2 現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)簡(jiǎn)介
    1.3 影響風(fēng)力機(jī)功率性能的因素
        1.3.1 風(fēng)速范圍
        1.3.2 風(fēng)力機(jī)輪掃面積和塔架高度
        1.3.3 控制方式
        1.3.4 風(fēng)力機(jī)的典型結(jié)構(gòu)形式
        1.3.5 風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)工況
    1.4 本文研究的目的
    1.5 本文研究目標(biāo)
    1.6 本文的組織結(jié)構(gòu)
第2章 風(fēng)力機(jī)經(jīng)典氣動(dòng)模型
    2.1 概述
    2.2 基本定義和概念
        2.2.1 葉尖速比和實(shí)度
        2.2.2 漩渦
        2.2.3 環(huán)量
        2.2.4 赫爾姆霍茨理論（Helmholtz’theorem）
    2.3 風(fēng)力機(jī)經(jīng)典氣動(dòng)模型
        2.3.1 一維動(dòng)量理論和Betz極限理論
        2.3.2 考慮尾跡旋轉(zhuǎn)時(shí)的理想水平軸風(fēng)力機(jī)性能
        2.3.3 葉素模型
        2.3.4 葉片外型設(shè)計(jì)
        2.3.5 葉素動(dòng)量模型
        2.3.6 性能分析
    2.4 動(dòng)量理論失效
    2.5 CFD分析方法
    2.6 渦方法
    2.7 預(yù)定渦尾跡法
    2.8 自由渦尾跡法
    2.9 小結(jié)
第3章 基于預(yù)定尾跡模型的尾流結(jié)構(gòu)研究
    3.1 概述
    3.2 渦理論
        3.2.1 畢奧-薩伐爾定律
        3.2.2 葉尖渦和葉根渦的模型
        3.2.3 渦面模型
        3.2.4 遠(yuǎn)場(chǎng)尾跡橫斷面與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面上誘導(dǎo)速度關(guān)系
        3.2.5 遠(yuǎn)場(chǎng)尾跡環(huán)量分布
        3.2.6 沿葉片環(huán)量分布
        3.2.7 誘導(dǎo)速度求解
    3.3 數(shù)值模擬
        3.3.1 坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換
        3.3.2 附著渦誘導(dǎo)速度求解
        3.3.3 葉尖渦和葉根渦尾跡誘導(dǎo)速度求解
        3.3.4 渦面對(duì)控制點(diǎn)的誘導(dǎo)速度求解
        3.3.5 考慮擴(kuò)散時(shí)的渦面尾跡對(duì)控制點(diǎn)的誘導(dǎo)速度求解
    3.4 小結(jié)
第4章 基于自由尾跡模型的水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)模型研究
    4.1 概述
    4.2 下游尾跡控制方程
        4.2.1 非線性誘導(dǎo)速度
        4.2.2 粘性渦核模型
        4.2.3 渦線伸展效應(yīng)
        4.2.4 控制方程左邊的時(shí)間推進(jìn)解
        4.2.5 葉片模型
        4.2.6 葉片模型與尾跡算法耦合
    4.3 葉片斷面模型
        4.3.1 非線性靜態(tài)翼型模型
        4.3.2 非定常附著流動(dòng)
        4.3.3 非定常分離流
        4.3.4 渦升力
        4.3.5 塔影效應(yīng)模型
    4.4 小結(jié)
第5章 自由渦尾跡算法與葉素動(dòng)量理論對(duì)比分析
    5.1 概述
    5.2 葉素動(dòng)量理論（BEM）
    5.3 非偏航入流
    5.4 偏航狀態(tài)
    5.5 小結(jié)
第6章 水平軸風(fēng)力機(jī)速度場(chǎng)的PIV試驗(yàn)研究
    6.1 概述
    6.2 模型風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪參數(shù)
    6.3 PIV測(cè)量系統(tǒng)
        6.3.1 PIV測(cè)量原理
        6.3.2 PIV測(cè)量系統(tǒng)的主要組成
        6.3.3 影響試驗(yàn)的因素
        6.3.4 三維PIV測(cè)量系統(tǒng)
    6.4 PIV測(cè)量方法及過(guò)程
    6.5 CFD數(shù)值模擬
        6.5.1 計(jì)算模型和方法
        6.5.2 湍流模型與計(jì)算方法
    6.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    6.7 小結(jié)
結(jié)論與展望
    一、結(jié)論
    二、展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]懸停和前飛狀態(tài)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的旋翼自由尾跡計(jì)算方法[J]. 李春華,徐國(guó)華.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2005(02)



本文編號(hào)：2963938