風(fēng)能作為一種無污染的、清潔的可再生能源,已得到各個國家的廣泛關(guān)注。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,對風(fēng)能的大力開發(fā)已經(jīng)成為解決能源危機、環(huán)境問題和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。近年來隨著海上風(fēng)電的蓬勃發(fā)展,風(fēng)力機大型化已經(jīng)成為發(fā)展的主流。葉片長度的增加使風(fēng)力機的尾跡流場更加復(fù)雜、氣動性能的預(yù)測難度加大。因此對大型風(fēng)力機的尾流場及其氣動性能的研究,為進一步了解風(fēng)力機組在運行時的狀態(tài)以及對新機組的設(shè)計研發(fā)有著重要意義。本論文中主要針對某商用的1.5MW標(biāo)準(zhǔn)等級的水平軸風(fēng)力機進行研究。按照該水平軸風(fēng)力機的參數(shù)進行三維建模和建立風(fēng)輪的計算模型,在三種不同風(fēng)速條件下對風(fēng)輪的尾流場和氣動性能的影響進行描述和比較,并在計算過程中對殘差值和扭矩值進行監(jiān)測。為了能夠更好的描述風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)時的氣動特性,分別選取吸力面和壓力面上的壓力場及速度場進行對比分析,并選取沿翼展方向三個不同截面周圍流場的壓力和速度做了分析。以相似理論為基礎(chǔ),將1.5MW水平軸風(fēng)力機的各個參數(shù)用風(fēng)力機氣動相似準(zhǔn)則和相似函數(shù)關(guān)系式進行縮比,建立相應(yīng)的數(shù)值計算模型。保持雷諾數(shù)和葉尖速比不變,通過對葉片和尾跡流場中的壓力、速度等參數(shù)進行分析,驗證了氣動相... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及課題意義
    1.2 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀
        1.2.1 國外風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀和趨勢
        1.2.2 國內(nèi)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 水平軸風(fēng)力機的基礎(chǔ)理論
    2.1 風(fēng)的基礎(chǔ)理論
        2.1.1 風(fēng)的形成和風(fēng)能密度
        2.1.2 地面邊界層和風(fēng)速廓線
        2.1.3 大氣的湍流強度
    2.2 風(fēng)力機風(fēng)輪的特征系數(shù)
        2.2.1 實度和葉尖速比
        2.2.2 翼型所受的力
    2.3 動量-葉素理論
        2.3.1 經(jīng)典動量-葉素理論與貝茨極限
        2.3.2 修正動量-葉素理論
        2.3.3 風(fēng)輪葉片的氣動特性計算
    2.4 Glauert旋渦理論
    2.5 計算流體力學(xué)的基本理論
        2.5.1 連續(xù)性方程
        2.5.2 Navier-Stokes方程（動量守恒方程）
        2.5.3 能量方程
    2.6 湍流模型
        2.6.1 S-A湍流模型
        2.6.2 SSTk-ω（shear-stress-transport）模型
第三章 水平軸風(fēng)力機的三維實體建模
    3.1 翼型參數(shù)的轉(zhuǎn)化
        3.1.1 葉片截面的基本參數(shù)
        3.1.2 坐標(biāo)點的空間轉(zhuǎn)換
    3.2 用Pro/E軟件創(chuàng)建三維實體葉片
    3.3 水平軸風(fēng)力機的相似理論
        3.3.1 流體中的相似理論
        3.3.2 水平軸風(fēng)力機的相似準(zhǔn)則
第四章 水平軸風(fēng)力機流場的數(shù)值模擬
    4.1 Gambit簡要介紹
        4.1.1 水平軸風(fēng)力機流場計算域的網(wǎng)格劃分
        4.1.2 指定邊界條件
    4.2 水平軸風(fēng)力機的流場模擬
        4.2.1 Fluent軟件簡要介紹
        4.2.2 設(shè)置模擬參數(shù)
    4.3 判定流場的收斂性
        4.3.1 殘差曲線
        4.3.2 風(fēng)力機流場的速度和壓力云圖分析
第五章 風(fēng)力機氣動性能分析
    5.1 功率計算
    5.2 葉片表面壓力分析
    5.3 葉片表面速度分析
    5.4 實驗與數(shù)值計算結(jié)果對比
        5.4.1 數(shù)值模擬結(jié)果
        5.4.2 實驗測量結(jié)果
        5.4.3 結(jié)果對比分析
總結(jié)和展望
    1 總結(jié)
    2 展望
參考文獻
致謝
附錄A：攻讀學(xué)士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于面元法的水平軸風(fēng)力機數(shù)值模擬[J]. 仇永興,康順.  工程熱物理學(xué)報. 2012(02)
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[3]基于時間推進自由尾跡法的水平軸風(fēng)力機氣動特性分析[J]. 周文平,唐勝利,呂紅.  中國電機工程學(xué)報. 2011(29)
[4]Particle image velocimetry （PIV） measurements of tip vortex wake structure of wind turbine[J]. 肖京平,武杰,陳立,史喆羽.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2011(06)
[5]風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述[J]. 蔣宏春.  機械設(shè)計與制造. 2010(09)
[6]兩種自由尾跡模型在風(fēng)力機氣動性能預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 沈昕,竺曉程,杜朝輝.  太陽能學(xué)報. 2010(07)
[7]大型風(fēng)機葉片氣動外形參數(shù)計算及三維建模方法[J]. 靳交通,彭超義,潘利劍,曾竟成.  機械設(shè)計. 2010(05)
[8]水平軸風(fēng)力機氣動性能的三維數(shù)值計算[J]. 俞國華,杜朝輝.  中國科技論文在線. 2009(10)
[9]基于相似理論的風(fēng)力機力特性分析[J]. 陳榮盛,張禮達,任臘春.  水力發(fā)電. 2008(06)
[10]風(fēng)力機葉片的三維非定常氣動特性估算[J]. 伍艷,王同光.  計算力學(xué)學(xué)報. 2008(01)

博士論文
[1]基于相似理論風(fēng)力機氣動性能預(yù)測研究[D]. 黃宸武.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2012
[2]風(fēng)力機葉片非定常氣動特性的研究[D]. 劉磊.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2012

碩士論文
[1]水平軸風(fēng)力機氣動性能與結(jié)構(gòu)動力特性分析[D]. 王欣.蘭州理工大學(xué) 2012
[2]三維N-S方程數(shù)值求解及S-A湍流模型應(yīng)用研究[D]. 李廣寧.西北工業(yè)大學(xué) 2006
[3]風(fēng)力機葉片的非定常空氣動力特性計算[D]. 伍艷.南京航空航天大學(xué) 2005



本文編號：2972142