近年來,風(fēng)能由于其儲(chǔ)量豐富、分布廣泛和環(huán)境親善性等優(yōu)點(diǎn),成為緩解能源短缺的一種重要替代能源,而上風(fēng)向型水平軸風(fēng)力機(jī)的快速發(fā)展也帶來了諸多問題,在此其中塔影效應(yīng),即塔架對氣流的阻塞導(dǎo)致的氣流擾動(dòng),便是一個(gè)突出的問題,塔影效應(yīng)對風(fēng)力機(jī)的輸出功率及風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)均有不良影響,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲輻射。為進(jìn)一步研究塔影效應(yīng)的機(jī)理,本文建立一個(gè)塔影效應(yīng)的簡化模型,即將上游葉輪簡化為平板,將下游塔架簡化為圓柱,并對該簡化模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬。實(shí)驗(yàn)部分借助壓力傳感器及粒子圖像測速技術(shù)（PIV）測量了8種不同平板位置下圓柱表面壓力分布及干涉區(qū)域瞬態(tài)速度場數(shù)據(jù),分析了圓柱表面壓力系數(shù)、升阻力系數(shù)、干涉區(qū)域時(shí)均速度場、瞬時(shí)壓力的功率密度譜及其相干特性,并對干涉區(qū)域湍流特性,包括雷諾應(yīng)力的均方根值、無量綱化平均湍動(dòng)能以及一特定截面上速度分量及脈動(dòng)量的橫向分布進(jìn)行討論。結(jié)果表明,靠近平板的圓柱一側(cè)受影響較為明顯,并隨平板遠(yuǎn)離而減弱,圓柱表面壓力系數(shù)分布與無平板時(shí)的相關(guān)系數(shù)自-0.37增至0.97,圓柱所受合力在無平板時(shí)的72%與115%間波動(dòng),圓柱的阻礙對于流場中速度分量有比其脈動(dòng)量更為明顯的影響。數(shù)值模擬部... 

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 塔影效應(yīng)及其研究現(xiàn)狀
    1.3 簡化模型及其研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 塔影效應(yīng)簡化模型的實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 PIV技術(shù)簡介
    2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法
    2.3 圓柱繞流驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
    2.4 塔影效應(yīng)簡化模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    2.5 本章小結(jié)
3 干涉區(qū)域時(shí)均湍流特性
    3.1 干涉區(qū)域時(shí)均湍流特性
    3.2 截面X/D =-0.85上速度分量及其脈動(dòng)量的橫向分布
    3.3 本章小結(jié)
4 二維簡化模型的數(shù)值模擬
    4.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡介
    4.2 計(jì)算流體力學(xué)的基本理論及方法
    4.3 二維圓柱繞流湍流模型驗(yàn)證
    4.4 二維簡化模型數(shù)值模擬
    4.5 流場細(xì)節(jié)
    4.6 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄
附錄2


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]圓柱繞流流場結(jié)構(gòu)的大渦模擬研究[J]. 郝鵬,李國棟,楊蘭,陳剛.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2012(04)
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博士論文
[1]風(fēng)力機(jī)定常與非定常氣動(dòng)問題的數(shù)值模擬研究[D]. 范忠瑤.華北電力大學(xué)（北京） 2011

碩士論文
[1]水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能數(shù)值模擬及塔影效應(yīng)研究[D]. 田仁斌.華中科技大學(xué) 2014
[2]水平軸風(fēng)力機(jī)塔影效應(yīng)的數(shù)值模擬研究[D]. 丁勇鋼.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2009



本文編號：3653051