在大氣邊界層內(nèi)運(yùn)行的水平軸風(fēng)力機(jī)始終受邊界層內(nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響,其空氣動(dòng)力學(xué)特征呈現(xiàn)高度的非定常性。特別是風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪直徑和輪轂高度的增加將增大邊界層內(nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)力機(jī)的影響,來(lái)流的非均勻性和脈動(dòng)特性不僅影響風(fēng)輪氣動(dòng)載荷的分布,而且會(huì)引起更加復(fù)雜的尾流結(jié)構(gòu),導(dǎo)致下游風(fēng)力機(jī)的來(lái)流條件發(fā)生明顯變化。因此,為了明確來(lái)流條件對(duì)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)特性和風(fēng)輪氣動(dòng)載荷的影響規(guī)律,首先驗(yàn)證了本文所采用的數(shù)值計(jì)算模型和方法的準(zhǔn)確性,在此基礎(chǔ)上,考慮大氣邊界層內(nèi)的湍流強(qiáng)度、風(fēng)剪切和低空急流特征,研究了復(fù)雜來(lái)流條件下水平軸風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)特性和風(fēng)輪氣動(dòng)載荷的變化規(guī)律。主要研究工作包括:（1）基于逆傅里葉變換方法,采用IEC Von Karman譜模型建立了不同湍流強(qiáng)度的均勻來(lái)流風(fēng)場(chǎng),研究了不同湍流強(qiáng)度對(duì)風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動(dòng)力和力矩的影響。結(jié)果表明,在中性大氣條件下,當(dāng)來(lái)流湍流強(qiáng)度在5%和20%之間變化時(shí),來(lái)流湍流強(qiáng)度的增大有利于提高風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩,但同時(shí)也會(huì)引起風(fēng)輪不平衡氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩（風(fēng)輪橫向力、縱向力、偏航力矩和傾覆力矩）的增大。（2）基于雷諾時(shí)均的CFD方法,探討了剪切來(lái)流條件下葉片表面壓力和風(fēng)輪氣動(dòng)力和力矩的變化規(guī)律。研究表... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：167 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
物理量名稱及符號(hào)表
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的研究方法
        1.2.2 風(fēng)力機(jī)尾流特性的研究
        1.2.3 來(lái)流條件對(duì)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)載荷影響的研究
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 風(fēng)力機(jī)基本理論和研究方法
    2.1 大氣邊界層風(fēng)速特性
        2.1.1 平均風(fēng)速分布
        2.1.2 湍流強(qiáng)度
        2.1.3 湍流積分尺度
        2.1.4 風(fēng)功率譜
    2.2 風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)基本理論
        2.2.1 Betz理論
        2.2.2 葉素理論
        2.2.3 葉素動(dòng)量理論（BEM）
        2.2.4 葉素動(dòng)量理論的修正
    2.3 風(fēng)力機(jī)計(jì)算流體力學(xué)理論
    2.4 計(jì)算模型與方法的驗(yàn)證
        2.4.1 FAST中計(jì)算模型與方法的驗(yàn)證
        2.4.2 CFD數(shù)值計(jì)算方法的驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
第3章 湍流強(qiáng)度和風(fēng)剪切對(duì)風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動(dòng)載荷的影響
    3.1 風(fēng)力機(jī)來(lái)流脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的模擬方法
    3.2 湍流強(qiáng)度對(duì)風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷的影響
        3.2.1 不同湍流強(qiáng)度脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的建立
        3.2.2 湍流強(qiáng)度對(duì)風(fēng)輪氣動(dòng)載荷的影響
    3.3 風(fēng)剪切來(lái)流條件下風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)特性的研究
        3.3.1 風(fēng)剪切來(lái)流下風(fēng)力機(jī)葉片表面壓力的分布規(guī)律
        3.3.2 風(fēng)剪切來(lái)流條件下風(fēng)輪流場(chǎng)特性研究
        3.3.3 風(fēng)剪切來(lái)流條件下風(fēng)輪和葉片氣動(dòng)載荷特性研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 低空急流對(duì)風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動(dòng)載荷的影響
    4.1 低空急流脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)建模
LLJ譜模型的低空急流脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)建模">        4.1.1 基于GP_LLJ譜模型的低空急流脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)建模
        4.1.2 工程化低空急流脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)建模
    4.2 低空急流高度變化對(duì)水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷的影響
        4.2.1 不同高度的低空急流脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)建模
        4.2.2 不同高度的低空急流條件下水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷研究
    4.3 低空急流強(qiáng)度變化對(duì)水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷的影響
        4.3.1 不同強(qiáng)度的低空急流脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)建模
        4.3.2 不同強(qiáng)度的低空急流條件下水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷研究
    4.4 低空急流條件下穩(wěn)定度變化對(duì)水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷的影響
        4.4.1 不同穩(wěn)定度條件下的低空急流脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)建模
        4.4.2 不同穩(wěn)定度的低空急流條件下水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷研究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于等效風(fēng)速方法的來(lái)流風(fēng)功率和風(fēng)輪輸出功率特性研究
    5.1 風(fēng)力機(jī)來(lái)流風(fēng)功率計(jì)算
        5.1.1 風(fēng)力機(jī)來(lái)流風(fēng)功率的理論計(jì)算值
        5.1.2 基于輪轂高度處單點(diǎn)風(fēng)速方法的來(lái)流風(fēng)功率計(jì)算
        5.1.3 基于等效風(fēng)速方法的來(lái)流風(fēng)功率計(jì)算
    5.2 基于等效風(fēng)速方法的風(fēng)輪輸出功率特性研究
        5.2.1 基于等效風(fēng)速方法的剪切來(lái)流條件下風(fēng)輪輸出功率特性研究
        5.2.2 基于等效風(fēng)速方法的低空急流條件下風(fēng)輪輸出功率特性研究
    5.3 本章小結(jié)
第6章 風(fēng)力機(jī)尾流自相似和蜿蜒特性研究
    6.1 風(fēng)力機(jī)尾流自相似特性研究
        6.1.1 均勻來(lái)流條件下尾流區(qū)軸向速度分布
        6.1.2 均勻來(lái)流條件下尾流區(qū)軸向速度變化的自相似性
        6.1.3 均勻來(lái)流條件下尾流區(qū)渦量分布
        6.1.4 剪切來(lái)流條件下尾流區(qū)軸向速度分布
        6.1.5 剪切來(lái)流條件下尾流區(qū)軸向速度變化的自相似性
        6.1.6 剪切來(lái)流條件下尾流區(qū)渦量分布
    6.2 風(fēng)力機(jī)尾流蜿蜒特性研究
        6.2.1 不同來(lái)流條件脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的建立
        6.2.2 不同來(lái)流條件下尾流蜿蜒特性研究
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    1.結(jié)論
    2.展望
    3.創(chuàng)新點(diǎn)
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
附錄B 部分程序代碼和公式補(bǔ)充


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]輪轂高度差或上游風(fēng)力機(jī)偏航角對(duì)風(fēng)力機(jī)總功率輸出的影響[J]. 楊從新,何攀,張旭耀,張亞光,金銳.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(22)
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[3]兩種典型低空風(fēng)切變對(duì)火箭彈彈道特性的影響[J]. 陳健偉,王良明,李子杰.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[4]基于改進(jìn)型升力面自由渦尾跡法的風(fēng)力機(jī)性能研究[J]. 張?zhí)N寧,葉舟,李春.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2017(05)
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博士論文
[1]基于致動(dòng)線模型的風(fēng)力機(jī)尾流特性研究[D]. 王勝軍.中國(guó)科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所) 2014
[2]風(fēng)力機(jī)尾流數(shù)值模擬及風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組布局優(yōu)化研究[D]. 田琳琳.南京航空航天大學(xué) 2014
[3]基于渦尾跡方法的風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)特性研究[D]. 許波峰.南京航空航天大學(xué) 2013

碩士論文
[1]低空急流對(duì)水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的影響[D]. 羅頌.蘭州理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3067279