發(fā)布時間：2021-04-01 23:26

　　準確的了解葉片的氣動性能對指導風力機葉片的設計具有重要意義。本文針對準確求解風力機葉片氣動性能這一問題,探討了不同湍流模型及不同的近壁處理方法對風力機葉片繞流數(shù)值模擬結果的影響,對NREL PhaseⅥ實驗風力機葉片在不同來流風速下的繞流流場進行了全三維數(shù)值模擬,分析了該葉片的氣動性能,并對其氣動特性進行了改進,最后提出了一種進一步改進風力機葉片氣動性能的思想。研究工作具體內(nèi)容和結論如下:本文采用有限體積法以及基于壓力修正的SIMPLE方法,研究了計算域的大小對PhaseⅥ風力機葉片三維繞流數(shù)值模擬的影響,得到了合適的計算域,并在此基礎上討論了使用壁面函數(shù)的前提下,采用原始k-ω湍流模型和SST湍流模型對該葉片的氣動性能進行數(shù)值模擬的可行性,發(fā)現(xiàn)壁面函數(shù)不能正確的模擬轉捩過程的葉片繞流流場。直接采用密集網(wǎng)格求解近壁區(qū)的流動是另一類方法。本文采用該方法,配合SST湍流模型對PhaseⅥ風力機葉片三維繞流進行了數(shù)值模擬,并通過與實驗結果對比證明了數(shù)值計算的可靠性。通過對PhaseⅥ風力機葉片吸力面表面流線、葉片截面附近流線和輸出軸扭矩沿葉展方向的分布曲線的討論,總結了PhaseⅥ葉片的氣動... 

【文章來源】：清華大學北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

風輪的氣流圖

圖 1.2 葉片微段上的受力葉素的推力系數(shù)nC 和功率系數(shù)tC 為：cos cos sin cossin cosn l dt l dC C CC C C = Φ Ψ + Φ Ψ = Φ Φ 片積分后得到的風輪的推力系數(shù)TC 和功率系數(shù)PC 為：2 302 30coscosRnTRtPic CC drR Uicr CC drR Uωπωπ∞∞=Ψ=Ψ∫∫i為葉片數(shù)， c為葉片各個剖面弦長，ω 為角速度，R 為葉片其他條件不變的情況下，風輪的功率系數(shù)PC 就由各個不同葉定。理論實質上是把葉片當作標準的二維問題來處理，由于風力

均量之間的關系，以解決湍流基本方程組的不封閉性問題。這些半經(jīng)驗設就稱為湍流模型。對著計算機科學的發(fā)展，湍流模型的研究已經(jīng)成為論研究中發(fā)展最快的分支，并成為解決工程實際湍流問題的有效手段。在對流經(jīng)風力機的非穩(wěn)態(tài)流動預估中，湍流模型起著關鍵的作用。許者研究了翼型葉片周圍的非穩(wěn)態(tài)流動分離，證明湍流模型在空氣載荷的有很重要的作用[36-41]。在這方面，二維研究為三維研究提供了良好的基礎有文獻將 Baldwin-Lomax 模型[12]（零方程）、Spalart-Allmara 模型（）[14]和k ε模型[11]（雙方程）這幾種不同湍流模型對風力機葉片三維繞的計算效果進行了比較[36]，發(fā)現(xiàn) Baldwin-Lomax 模型和 Spalart-Allmar在低風速情況的計算精度較好，而k ε模型與 SST 修正結合，能得到比的失速條件下的三維計算結果。有結果表明，在預測正應力和展向彎矩上模型的計算結果與實驗結果比較符合,而弦向力，扭矩等對近壁效果的法和分離的模擬效果比較敏感，不同的計算結果與實驗結果之間存在較。圖 1.3 為采用不同湍流模型時對 Phase Ⅵ風力機葉片低速軸扭矩的模。由圖可以看出，不同模型得到的扭矩結果相差較大。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]風力機專用新翼型及其氣動特性研究[D]. 黃繼雄.汕頭大學 2001



本文編號：3114152