風能以其清潔性、可再生性,以及日益成熟的大規(guī)模使用技術(shù),使風力發(fā)電成為最具發(fā)展前景的清潔發(fā)電形式。憑借不需要對風,齒輪箱等重型設(shè)備不用放置在幾十米高空機艙中,改放在地面等優(yōu)勢,垂直軸風機將成為新型高效風電機組的研究方向。但其流場結(jié)構(gòu)復雜,是大分離非定常流動的典型。流經(jīng)塔架／轉(zhuǎn)軸氣流產(chǎn)生周期性旋渦脫落,造成風力機振動及變形,對結(jié)構(gòu)力學性能有很大影響。因此,研究渦脫落對垂直軸風機的影響具有重要意義。文中以5千瓦H型垂直軸風力機為研究對象,采用計算流體力學（CFD）方法對渦脫落影響進行分析,并應用ANSYS對渦脫落產(chǎn)生的影響進行分析。主要研究內(nèi)容如下：根據(jù)風力機基本理論,完成5千瓦H型垂直軸風力機進行參數(shù)設(shè)計；對部件進行受力分析,并運用ANSYS進行有限元靜力學校核。對于風力機渦脫落問題,運用CFD前處理軟件GAMBIT建立了二維風力機模型,利用FLUENT,選用SST κ-ω湍流模型求解不可壓縮粘性流體Navier-Stokes方程得到了不同風速下流場參數(shù)。分析表明在風力機正常運轉(zhuǎn)范圍內(nèi),流經(jīng)塔架和轉(zhuǎn)軸的周期性渦脫力將誘發(fā)渦激共振,進一步得到了渦激共振誘發(fā)下結(jié)構(gòu)響應狀態(tài)。對于轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的渦脫... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

塔架50m/s極限風速作用下位移云圖

- 18 -2-11 50m/s2-10 50 m/s 5.6 mm-11 14.9 MPa 5.6 mm9 m 0.5%2-14maxS(2-1——max14.9MPamax

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Analysis of Aerodynamic Load on Straight-bladed Vertical Axis Wind Turbine[J]. Qing’an LI,Takao MAEDA,Yasunari KAMADA,Junsuke MURATA,Toshiaki KAWABATA,Kazuma FURUKAWA.  Journal of Thermal Science. 2014(04)
[2]渦與葉片間的作用對Savonius型風力機性能的影響[J]. 孫曉晶,曹劍楠,曹陽,黃典貴.  工程熱物理學報. 2014(03)
[3]風力機風振背景、共振響應特性及耦合項分析[J]. 柯世堂,王同光,趙林,葛耀君.  中國電機工程學報. 2013(26)
[4]高Re數(shù)圓柱繞流二維RANS模擬適用性分析[J]. 祝志文.  振動與沖擊. 2013(07)
[5]垂直軸風力機三維氣動性能的數(shù)值模擬及分析[J]. 惠萬馨,顧煜炯,劉莎莎,王向志.  現(xiàn)代電力. 2013(01)
[6]風力發(fā)電機組塔筒渦致橫振研究[J]. 董占琢,廖暉.  東方汽輪機. 2012(02)
[7]不同風速推算方法的研究[J]. 王競,馬風友.  硅谷. 2011(24)
[8]基于風剪切和塔影效應的風力機風速動態(tài)建模[J]. 孔屹剛,王杰,顧浩,王志新,徐大林.  太陽能學報. 2011(08)
[9]塔影效應引起的風電機組輸出功率波動問題[J]. 張弘鯤,孟祥星.  東北電力技術(shù). 2011(04)
[10]一新型立軸風力機直葉片翼型氣動特性數(shù)值模擬[J]. 陳丁剛,屈本寧,趙燕萍.  科學技術(shù)與工程. 2011(02)

碩士論文
[1]5kW垂直軸風力機氣動性能研究[D]. 李金龍.蘭州理工大學 2014
[2]10kW的H型垂直軸風力機的靜動力學分析[D]. 李佳佳.華北電力大學 2014
[3]垂直軸風力機結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬研究[D]. 唐蘇川.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[4]海上風力發(fā)電塔架風渦激振動及疲勞分析[D]. 李健.哈爾濱工程大學 2011
[5]基于馬格努斯效應的風力機葉片流場的數(shù)值模擬[D]. 朱弘.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[6]附屬桿對圓柱繞流減阻特性的三維數(shù)值模擬研究[D]. 紀文英.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[7]兆瓦級風電機組振動分析及保護[D]. 祝振敏.蘭州理工大學 2008



本文編號：3268630