能源是人類生存和社會進(jìn)步的基礎(chǔ)。風(fēng)能利用可以實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)供應(yīng)。在目前的設(shè)計(jì)中,商用風(fēng)力機(jī)所能利用的風(fēng)能一般為高速風(fēng)能。而在全國的大部分區(qū)域,平均風(fēng)速在2-6 m/s范圍內(nèi)變化。設(shè)計(jì)一種在低風(fēng)速條件下具有較高風(fēng)能利用率的風(fēng)力機(jī)成為目前研究的重點(diǎn)。本文使用波瓣混合器配合單級渦輪的方案來探討低速風(fēng)力機(jī)的新型設(shè)計(jì)方法。首先,采用參數(shù)化建模的方法,對低速風(fēng)力機(jī)內(nèi)的波瓣結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。之后,通過ANSYS CFX數(shù)值模擬結(jié)果,分析流場中內(nèi)外涵氣流的速度分布和流場中存在的旋渦結(jié)構(gòu)及其相互作用。最后,為了對波瓣原型結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),建立了多元非線性回歸分析模型,獲得了具有優(yōu)良摻混特性的波瓣幾何結(jié)構(gòu)。數(shù)值模擬結(jié)果表明,在波瓣混合器下游流場中存在兩類不同的旋渦結(jié)構(gòu),即內(nèi)外涵氣流徑向壓力梯度誘導(dǎo)產(chǎn)生的流向渦和內(nèi)外涵氣流速度差產(chǎn)生的K-H擾動誘導(dǎo)產(chǎn)生的正交渦。在靠近波瓣尾緣的下游區(qū)域,流向渦和正交渦進(jìn)一步發(fā)展,影響范圍逐漸擴(kuò)大,渦量降低。然后,在Z=0.3m位置處流向渦帶發(fā)生偏轉(zhuǎn),高渦量區(qū)下移,且在靠近外涵道出口處分叉;正交渦由于受到流向渦的卷吸和合并,在流場下游Z=0.45m位置處斷裂為波峰段和波谷段。正... 

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 我國風(fēng)能的利用現(xiàn)狀
        1.1.1 風(fēng)能定義及其優(yōu)勢
        1.1.2 中國風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 風(fēng)力機(jī)分類及設(shè)計(jì)方法綜述
        1.2.1 水平軸風(fēng)力機(jī)
        1.2.2 垂直軸風(fēng)力機(jī)
        1.2.3 低速風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)方法簡介
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 數(shù)值計(jì)算方法
    2.1 引言
    2.2 流體力學(xué)的控制方程組
    2.3 湍流模型
        2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)k-? 模型
        2.3.2 RNG k-? 模型
        2.3.3 k-ω 模型
        2.3.4 SST k-ω 模型
    2.4 風(fēng)力機(jī)基本理論
        2.4.1 貝茨理論
        2.4.2 引射器特性方程
    2.5 本章小結(jié)
第3章 波瓣混合器的數(shù)學(xué)描述
    3.1 引言
    3.2 幾何模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)
    3.3 網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
    3.4 湍流模型的驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 波瓣混合器增強(qiáng)摻混的機(jī)理分析
    4.1 引言
    4.2 流向渦與正交渦的產(chǎn)生機(jī)理
    4.3 波瓣混合器旋渦發(fā)展的基本規(guī)律
    4.4 渦輪級氣動性能分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 波瓣混合器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及氣動特性分析
    5.1 引言
    5.2 動葉轉(zhuǎn)速的選擇
    5.3 波瓣尾緣距外涵喉部的距離的選擇
    5.4 最速上升法尋找最優(yōu)區(qū)域
        5.4.1 一次回歸正交分析
        5.4.2 最速上升法尋找最優(yōu)區(qū)域
    5.5 多元非線性回歸分析
    5.6 波瓣混合器基本參數(shù)對動葉扭矩的影響
        5.6.1 波瓣混合器波瓣數(shù)的影響
        5.6.2 波瓣混合器基本參數(shù)的影響
    5.7 低速風(fēng)力機(jī)優(yōu)化結(jié)構(gòu)與原型的對比
    5.8 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3690148