后掠型風(fēng)力機(jī)葉片是翼型沿著向尾緣彎曲的積疊線造型而成的一種新型智能葉片�，F(xiàn)有研究表明風(fēng)力機(jī)后掠葉片在保證功率輸出的同時(shí)可以顯著降低葉片的推力載荷,這為降低風(fēng)力機(jī)生產(chǎn)制造成本,提高風(fēng)電生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性提供了一條有價(jià)值的途徑。當(dāng)前對(duì)后掠葉片的研究主要還是圍繞氣彈問題展開的,對(duì)于更為基礎(chǔ)的氣動(dòng)研究開展較少,后掠對(duì)葉片繞流的影響機(jī)理有待深入探索。本文從葉片的氣動(dòng)性能、流動(dòng)分離特性等角度研究了這種葉片造型方式的影響,并分析葉片后掠造型中幾何參數(shù)如后掠的起始位置、后掠角等的影響。本文研究了葉片后掠對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片三維流場(chǎng)的影響。通過對(duì)NREL PhaseVI直葉片及其后掠改型葉片進(jìn)行三維CFD數(shù)值計(jì)算,比較葉片經(jīng)過后掠造型前后的功率輸出,發(fā)現(xiàn)后掠葉片在低風(fēng)速下比原型直葉片略小,而由于失速延遲作用在較高風(fēng)速下超過了原型葉片的出功,但在高風(fēng)速下兩種葉片都出現(xiàn)大分離時(shí),后掠葉片的功率輸出現(xiàn)更大下降；對(duì)比葉片表面極限流線可見后掠葉片流場(chǎng)的三維流動(dòng)效應(yīng)更加顯著,具體表現(xiàn)為在后掠葉片吸力面前緣處流動(dòng)向葉輪中心偏轉(zhuǎn),而在尾緣附近則向葉尖方向存在更顯著的偏轉(zhuǎn),這一點(diǎn)在流動(dòng)分離情況下變得更加顯著。葉段繞流與截面翼型壓力... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：119 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

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摘要
Abstract
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表格目錄
第一章 引言
    1.1 選題背景
        1.1.1 風(fēng)能利用現(xiàn)狀
        1.1.2 國(guó)內(nèi)外風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的大型化趨勢(shì)
        1.1.3 風(fēng)力機(jī)葉片的發(fā)展概況及技術(shù)問題
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 載荷控制研究
        1.2.2 氣彈研究中的氣動(dòng)模型
        1.2.3 后掠葉片氣動(dòng)CFD研究現(xiàn)狀
    1.3 研究方法
        1.3.1 理論分析
        1.3.2 數(shù)值求解
    1.4 研究?jī)?nèi)容及意義
        1.4.1 研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 研究意義
第二章 后掠型風(fēng)力機(jī)葉片三維繞流特性
    2.1 后掠型風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)特性研究方法
        2.1.1 基于動(dòng)量葉素理論的二維分析算法
        2.1.2 計(jì)算流體力學(xué)方法
        2.1.3 后掠葉片的三維計(jì)算
    2.2 后掠葉片與直葉片計(jì)算模型及驗(yàn)證
        2.2.1 NREL Phase Ⅵ試驗(yàn)葉片與S系列試驗(yàn)
        2.2.2 數(shù)值模型
        2.2.3 數(shù)值計(jì)算模型可靠性驗(yàn)證
    2.3 后掠葉片與直葉片三維流動(dòng)分析
        2.3.1 轉(zhuǎn)矩差異
        2.3.2 繞葉片流場(chǎng)差異
    2.4 小結(jié)
第三章 葉片后掠對(duì)流動(dòng)分離的影響
    3.1 葉片的BEM分析方法
        3.1.1 BEM計(jì)算模型
        3.1.2 BEM模型的修正
    3.2 利用NREL Phase Ⅵ風(fēng)力機(jī)驗(yàn)證BEM計(jì)算模型
        3.2.1 BEM模型對(duì)NREL Phase Ⅵ葉片氣動(dòng)參數(shù)的分析
    3.3 流動(dòng)分離點(diǎn)計(jì)算分析
        3.3.1 NREL Phase Ⅵ葉片在S07、S15和S20工況下的攻角分布
        3.3.2 利用Xfoil計(jì)算Phase Ⅵ葉片邊界層分離點(diǎn)
    3.4 流動(dòng)分離點(diǎn)CFD分析
    3.5 小結(jié)
第四章 葉片截面入流特性受后掠的影響
    4.1 葉片截面翼型當(dāng)?shù)毓ソ堑拇_定
        4.1.1 速度平均法
        4.1.2 逆動(dòng)量葉素法
        4.1.3 壁面環(huán)量法
    4.2 計(jì)算方法
    4.3 計(jì)算結(jié)果及分析
    4.4 小結(jié)
第五章 影響后掠葉片氣動(dòng)特性的幾何因素分析
    5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>        5.1.2 困難與解決方法
    5.2 數(shù)值方法
        5.2.1 計(jì)算流體力學(xué)方法
        5.2.2 對(duì)比驗(yàn)證
    5.3 數(shù)值結(jié)果分析
        5.3.1 后掠與軸向推力載荷
        5.3.2 影響后掠葉片氣動(dòng)性能的主次因素分析
        5.3.3 最優(yōu)參數(shù)尋找
        5.3.4 各因素對(duì)后掠葉片氣動(dòng)性能的影響趨勢(shì)
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果
致謝



本文編號(hào)：3292257