基于CFD方法,通過對比均勻來流和極端運(yùn)行陣風(fēng)條件下1.5 MW水平軸風(fēng)力機(jī)的非定常氣動(dòng)特性,研究了極端運(yùn)行陣風(fēng)對風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的影響規(guī)律.結(jié)果表明:極端運(yùn)行陣風(fēng)對風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)特性影響較大,轉(zhuǎn)矩與法向力、切向力系數(shù)的最大值較風(fēng)速最大值的出現(xiàn)有所提前,較高風(fēng)速下葉片失速造成風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)矩和氣動(dòng)力系數(shù)隨風(fēng)速的增大而減小.從紊流向?qū)恿鞯幕謴?fù)階段,流動(dòng)的不穩(wěn)定性使法向力、切向力系數(shù)在減小的過程出現(xiàn)振蕩. 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018,44(02)北大核心

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【部分圖文】：

圖１計(jì)算模型Ｆｉｇ．１Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ

圖２極端運(yùn)行陣風(fēng)風(fēng)速－時(shí)程曲線Ｆｉｇ．２Ｗｉｎｄｓｐｅｅｄｔｉｍｅ－ｈｉｓｔｏｒｙｃｕｒｖｅｏｆｅｘｔｒｅｍｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｇｕｓｔｓ３結(jié)果與分析３．１風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩能夠反映葉片各截面載荷沿葉展方向積分的總體載荷特性．圖３是風(fēng)輪分別在均勻來流、１年一遇的極端運(yùn)行陣風(fēng)（以下簡稱為１年一遇）、５０年一遇的極端運(yùn)行陣風(fēng)（以下簡稱為５０年一遇）條件下轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化曲線．均勻來流時(shí)轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化很小，基本保持在２７０ｋＮ·ｍ左右，模擬得到的額定風(fēng)速下風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩可以求出風(fēng)輪輸出功率，與設(shè)計(jì)功率作對比即可驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性．結(jié)果表明：在額定風(fēng)速１０．４ｍ／ｓ的均勻來流條件下，計(jì)算得到的風(fēng)輪輸出功率為１．４５８ＭＷ，與設(shè)計(jì)值１．５ＭＷ相近，所以數(shù)值計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確可信；極端運(yùn)行陣風(fēng)時(shí)，風(fēng)速隨時(shí)間發(fā)生變化，轉(zhuǎn)矩也隨之變化：１年一遇在ｔ＝０～４．８５ｓ（５０年一遇在ｔ＝０～６．５４ｓ）階段風(fēng)速較低，葉片未失速或處于失速初期，因此轉(zhuǎn)矩與風(fēng)速變化規(guī)律基本一致；而在ｔ＝４．８５～５．２６ｓ（５０年一遇在ｔ＝６．５４～７．０１ｓ）階段風(fēng)速持續(xù)增大，葉片失速較嚴(yán)重，轉(zhuǎn)矩隨著風(fēng)速的增大開始不斷減小，即轉(zhuǎn)矩最大值較風(fēng)速最大值的出現(xiàn)有所提前．特別是５０年一遇陣風(fēng)最大風(fēng)速值較高，所以在此階段轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)也大于１年一遇陣風(fēng)；隨后在ｔ＝５．２６～６．２７ｓ圖３極端運(yùn)行陣風(fēng)轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的曲線Ｆｉｇ．３Ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｔｏｒｑｕｅｗｉ

圖４葉片各截面壓力Ｆｉｇ．４Ｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｓｅｖｅｒａｌｂｌａｄｅｓｅｃｔｉｏｎｓ圖５不同時(shí)刻吸力面極限流線Ｆｉｇ．５Ｌｉｍｉｔｉｎｇｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｏｖｅｒｂｌａｄｅｓｕｃｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｓｔａｎｔ風(fēng)條件下部分時(shí)刻葉片吸力面的極限流線．因?yàn)榫鶆騺砹饕约瓣囷L(fēng)開始、結(jié)束階段的風(fēng)速相近，所以此時(shí)極限流線與截面流線分布較為相似，流動(dòng)基本是附著流，僅有葉根處流動(dòng)有小部分分離．而極端運(yùn)行陣風(fēng)影響時(shí)，在低速來流階段各截面攻角較小，葉片表面邊界層未分離，流動(dòng)基本為附著流，并且隨著風(fēng)速的減小，流動(dòng)越平穩(wěn)，當(dāng)風(fēng)速減至最小值時(shí)，葉根處的流動(dòng)分離區(qū)域也達(dá)到最�。辉诟咚賮砹麟A段各截面攻角較大，葉片表面邊界層開始分離，流動(dòng)出現(xiàn)分離流，并且隨著風(fēng)速的增大，分離更加明顯，當(dāng)風(fēng)速增至最大值時(shí)葉片上流動(dòng)分離區(qū)域也達(dá)到最大．由于靠近葉根部分截面的攻角較大，近葉根處的截面繞流存在很大的分離渦．靠近葉尖部分的截面的攻角較小，近葉尖處的截面漩渦區(qū)域較�。郏保保荩畧D６給出沿展向３５％、６５％、９５％截面在１年一遇及５０年一遇陣風(fēng)條件下部分時(shí)刻流線分布圖．３．４法向力、切向力系數(shù)分布圖７和圖８是風(fēng)輪葉片沿展向３５％、６５％、９５％三個(gè)截面在均勻來流、１年一遇和５０年一遇陣風(fēng)條件下法向力、切向力系數(shù)曲線．各工況葉片翼型截面法向力、切向力系數(shù)均從葉根到葉尖逐漸減�。鶆騺砹鲿r(shí)各時(shí)刻系數(shù)變化不大；極端運(yùn)行陣風(fēng)時(shí)葉片表面流動(dòng)狀態(tài)時(shí)刻發(fā)生改變，但

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3309126