從八十年代中期以來,作為一種清潔的可再生能源,風(fēng)能受到世界各國越來越多的重視。經(jīng)過二十多年的發(fā)展,現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)具備了能與燃煤、核電等發(fā)電技術(shù)相競爭的能力。 雖然目前水平軸螺旋槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用最廣,但是由于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有低風(fēng)速啟動、安裝維修方便以及抗風(fēng)能力強(qiáng)等特點(diǎn),人們又重新對它重視起來。 本論文通過比較國內(nèi)外先進(jìn)的垂直軸風(fēng)力機(jī)的商用機(jī)型,發(fā)現(xiàn)所有這些機(jī)型的原型是S型風(fēng)力機(jī)或渦輪型風(fēng)力機(jī)。在比較了這兩種基本風(fēng)力機(jī)的歷史與當(dāng)前研究現(xiàn)狀后,選定更適宜低風(fēng)速啟動的渦輪型風(fēng)力機(jī)作為研究對象。本論文參考國內(nèi)上海大學(xué)的研究者對S型風(fēng)力機(jī)的改進(jìn)措施和國外垂直軸風(fēng)力機(jī)的商用機(jī)型的構(gòu)造,對渦輪風(fēng)力機(jī)加裝了導(dǎo)流擋風(fēng)板以提高其性能。 對垂直軸風(fēng)力機(jī)的性能分析,本文主要從數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了渦輪風(fēng)力機(jī)及其導(dǎo)流擋風(fēng)板的利用風(fēng)能效果。應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT,選用二維非定常隱式解法求解,采用Spalart-Allmaras湍流控制方程,對控制方程用二階迎風(fēng)格式離散,壓力速度場的計(jì)算采用SIMPLE算法,對渦輪風(fēng)力機(jī)及其加裝導(dǎo)流擋風(fēng)板后的風(fēng)力機(jī)的流場進(jìn)行數(shù)值模擬,分析二者的流場特征,解釋了導(dǎo)流...

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展概況
        1.2.1 全球風(fēng)能資源的分布
        1.2.2 我國風(fēng)能資源的分布
        1.2.3 國外風(fēng)電發(fā)展概況
        1.2.4 我國風(fēng)電發(fā)展概況
    1.3 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)研制概狀
        1.3.1 國外風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制概狀
        1.3.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制概狀
        1.3.3 國內(nèi)外風(fēng)力機(jī)性能比較
    1.4 論文的選題意義
        1.4.1 垂直軸風(fēng)力機(jī)的獨(dú)特優(yōu)勢
        1.4.2 研究低風(fēng)速啟動的垂直軸風(fēng)力機(jī)的意義
    1.5 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 風(fēng)力機(jī)及其理論
    2.1 風(fēng)力機(jī)對風(fēng)能的利用
        2.1.1 風(fēng)能發(fā)電原理
        2.1.2 風(fēng)能的計(jì)算
    2.2 風(fēng)力機(jī)的種類與特性
        2.2.1 風(fēng)力機(jī)的分類
        2.2.2 水平軸風(fēng)力機(jī)
        2.2.3 垂直軸風(fēng)力機(jī)
    2.3 風(fēng)力機(jī)中所涉及的空氣動力學(xué)理論
        2.3.1 升力與阻力
        2.3.2 升力系數(shù)與阻力系數(shù)
        2.3.3 影響升力系數(shù)與阻力系數(shù)的因素
    2.4 風(fēng)力機(jī)的工作原理
        2.4.1 水平軸風(fēng)力機(jī)工作原理
        2.4.2 垂直軸風(fēng)力機(jī)的工作原理
    2.5 風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)理論
        2.5.1 貝茨(Betz)理論
        2.5.2 簡化的垂直軸風(fēng)力機(jī)理論
    2.6 風(fēng)力機(jī)的特征參數(shù)
        2.6.1 風(fēng)速參數(shù)
        2.6.2 葉尖速比(Tip Speed Radio)λ
        2.6.3 風(fēng)能利用系數(shù)(Power Coefficient)Cp

        2.6.4 扭矩系數(shù)C_M和推力系數(shù)C_F

        2.6.5 實(shí)度(Solidity)
    2.7 本章小結(jié)
第三章 風(fēng)力機(jī)的數(shù)值模擬
    3.1 計(jì)算流體動力學(xué)基礎(chǔ)知識
        3.1.1 計(jì)算流體動力學(xué)概述
        3.1.2 CFD的求解計(jì)算過程
        3.1.3 商用CFD軟件介紹
    3.2 確定研究對象的流體性質(zhì)
    3.3 流體動力學(xué)的控制方程
        3.3.1 守恒定律的控制方程
        3.3.2 湍流控制方程
    3.4 控制方程的離散
    3.5 流場的數(shù)值計(jì)算
    3.6 網(wǎng)格的生成
    3.7 風(fēng)力機(jī)的流場模擬
        3.7.1 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格劃分與邊界設(shè)定
        3.7.2 FLUENT求解過程
        3.7.3 分析收斂性
    3.8 本章小結(jié)
第四章 低風(fēng)速啟動垂直軸風(fēng)力機(jī)的選型與優(yōu)化
    4.1 低風(fēng)速啟動垂直軸風(fēng)力機(jī)的選型
        4.1.1 S型風(fēng)力機(jī)
        4.1.2 渦輪型風(fēng)力機(jī)
        4.1.3 本論文研究的垂直軸風(fēng)力機(jī)
    4.2 渦輪型風(fēng)力機(jī)的正交優(yōu)化
        4.2.1 正交優(yōu)化方法
        4.2.2 渦輪型風(fēng)力機(jī)性能的初步正交優(yōu)化
        4.2.3 渦輪型風(fēng)力機(jī)性能的深入正交優(yōu)化
    4.3 導(dǎo)流擋風(fēng)板的選型與優(yōu)化
    4.4 導(dǎo)流擋風(fēng)型渦輪風(fēng)力機(jī)的氣動性能
    4.5 本章小結(jié)
第五章 低風(fēng)速啟動垂直軸風(fēng)力機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>    5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原理
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)原理
    5.3 風(fēng)輪形狀的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.3.1 不同葉片數(shù)的風(fēng)力機(jī)性能試驗(yàn)
        5.3.2 不同葉片掃略扇面角的風(fēng)力機(jī)性能實(shí)驗(yàn)
        5.3.3 不同內(nèi)圓直徑的風(fēng)力機(jī)性能實(shí)驗(yàn)
        5.3.4 不同葉片圓弧半徑的風(fēng)力機(jī)性能實(shí)驗(yàn)
    5.4 導(dǎo)流擋風(fēng)板性能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文



本文編號：3831294

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