能源是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ),隨著全球人口不斷增加,人類(lèi)對(duì)能源的消耗也越來(lái)越大。常規(guī)能源主要以石油、煤炭、天然氣為主,它們中的大部分利用率低,并且會(huì)產(chǎn)生酸雨、溫室效應(yīng)等污染環(huán)境的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題,人類(lèi)正在積極尋找清潔能源,比如核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等。風(fēng)能取之不竭,具有無(wú)污染、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)轱L(fēng)力機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備,所以其研究受到廣泛關(guān)注。本文主要研究五葉片垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)。利用CFD數(shù)值模擬法,FLUENT軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。計(jì)算中采用了滑動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)、SSTk-ω湍流模型、PISO算法,以及QUICK差分格式。本文主要研究?jī)?nèi)容為:風(fēng)力機(jī)風(fēng)速在6m/s、7m/s、8m/s、9m/s、10m/s和12m/s情況下,計(jì)算區(qū)域（H×L）為70m×70m、70m×140m、70m×210m、70m×350m,不同轉(zhuǎn)速和不同模擬區(qū)域長(zhǎng)度時(shí),流場(chǎng)出口邊界風(fēng)速的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差、力矩系數(shù)、功率、風(fēng)能利用率的規(guī)律,以及風(fēng)力機(jī)的最佳工況等。結(jié)果表明:流場(chǎng)入口邊界上的風(fēng)速,以及計(jì)算區(qū)域大小都會(huì)對(duì)風(fēng)力機(jī)性能的模擬結(jié)果產(chǎn)生影響。在低風(fēng)速區(qū)域（風(fēng)速不超過(guò)8m/s）,流場(chǎng)入口邊界風(fēng)速相同時(shí),計(jì)算... 

【文章來(lái)源】：西北大學(xué)陜西省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 我國(guó)風(fēng)能利用現(xiàn)狀
    1.3 風(fēng)力機(jī)的類(lèi)型
        1.3.1 水平軸風(fēng)力機(jī)
        1.3.2 垂直軸風(fēng)力機(jī)
        1.3.3 垂直軸風(fēng)力機(jī)和水平軸風(fēng)力機(jī)相比的優(yōu)缺點(diǎn)[21]
        1.3.4 國(guó)內(nèi)外垂直軸風(fēng)力機(jī)的研究
    1.4 CFD數(shù)值模擬法在垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)中的應(yīng)用
        1.4.1 FLUENT軟件的應(yīng)用
        1.4.2 數(shù)值模擬法的應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容
第二章 數(shù)值模擬方法
    2.1 流場(chǎng)控制方程
        2.1.1 質(zhì)量守恒方程
        2.1.2 動(dòng)量守恒方程
        2.1.3 風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)的控制方程
    2.2 湍流模型的選擇
        2.2.1 湍流定義
        2.2.2 湍流數(shù)值模擬方法
    2.3 控制方程的數(shù)值求解
    2.4 處理運(yùn)動(dòng)區(qū)域的方法
        2.4.1 滑移網(wǎng)格方法
        2.4.2 動(dòng)網(wǎng)格方法
        2.4.3 滑移網(wǎng)格方法和動(dòng)網(wǎng)格方法的特點(diǎn)
    2.5 風(fēng)力機(jī)數(shù)值模擬前的模型處理
        2.5.1 幾何建模
        2.5.2 網(wǎng)格劃分
        2.5.3 邊界條件的設(shè)置
        2.5.4 求解器的設(shè)置
    2.6 風(fēng)力機(jī)數(shù)值模擬后的數(shù)據(jù)處理
        2.6.1 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差
        2.6.2 力矩系數(shù)
        2.6.3 風(fēng)力機(jī)功率
        2.6.4 風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率
    2.7 本章小結(jié)
第三章 低風(fēng)速下垂直軸風(fēng)力機(jī)的數(shù)值模擬及結(jié)果分析
    3.1 風(fēng)力機(jī)的模擬過(guò)程
    3.2 計(jì)算區(qū)域尺度的研究
        3.2.1 風(fēng)速為6m/s風(fēng)力機(jī)的數(shù)值分析
        3.2.2 風(fēng)速為7m/s時(shí)風(fēng)力機(jī)的數(shù)值分析
        3.2.3 風(fēng)速為8m/s時(shí)風(fēng)力機(jī)的數(shù)值分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 高風(fēng)速下垂直軸風(fēng)力機(jī)的數(shù)值模擬及結(jié)果分析
    4.1 風(fēng)力機(jī)的模擬過(guò)程
    4.2 計(jì)算區(qū)域大小的研究
        4.2.1 風(fēng)速為9m/s時(shí)風(fēng)力機(jī)的數(shù)值分析
        4.2.2 風(fēng)速為10m/s時(shí)風(fēng)力機(jī)的數(shù)值分析
        4.2.3 風(fēng)速為12m/s時(shí)風(fēng)力機(jī)的數(shù)值分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 風(fēng)速對(duì)風(fēng)力機(jī)動(dòng)力特性的影響
    5.1 風(fēng)力機(jī)的功率和風(fēng)能利用率
    5.2 流場(chǎng)的壓力、速度、湍動(dòng)能
    5.3 流場(chǎng)出口邊界風(fēng)速
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]垂直軸風(fēng)力機(jī)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J]. 金浩,胡以懷,馮是全.  環(huán)境工程. 2015(S1)
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[9]基于CFD的水平軸風(fēng)力機(jī)數(shù)值模擬[J]. 鄧力,李龍,許昌,熊妍.  電子測(cè)試. 2014(01)
[10]垂直軸風(fēng)力機(jī)翼型研究現(xiàn)狀及對(duì)策[J]. 曹陽(yáng),李巧梅,李小寧,吳國(guó)慶,朱維男,曹艷華.  現(xiàn)代制造工程. 2013(10)

博士論文
[1]垂直軸風(fēng)力機(jī)非定常氣動(dòng)特性數(shù)值模擬[D]. 左薇.華北電力大學(xué) 2015

碩士論文
[1]垂直軸風(fēng)力機(jī)的特性分析[D]. 李宇聲.西北大學(xué) 2015
[2]Savonius風(fēng)力機(jī)葉片主要參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 王睿哲.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 2015
[3]某型叉車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱管理分析[D]. 孟慶林.南京航空航天大學(xué) 2015
[4]風(fēng)能資源統(tǒng)計(jì)特性與直葉片H型垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能分析[D]. 韓毅.西北大學(xué) 2014
[5]垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)特性模擬[D]. 韓立虎.西北大學(xué) 2013
[6]H型垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的研究[D]. 劉猛.武漢理工大學(xué) 2013
[7]垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 惠萬(wàn)馨.華北電力大學(xué) 2013
[8]小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究應(yīng)用[D]. 張達(dá)響.南昌大學(xué) 2012
[9]新型組合式垂直軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 談宏飛.浙江工業(yè)大學(xué) 2012
[10]垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)氣動(dòng)性能研究[D]. 李戰(zhàn)東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3577017