為了分析塔影效應(yīng)對(duì)兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)的影響,以NREL 5 MW大型風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象進(jìn)行了風(fēng)力機(jī)雙向流固耦合的數(shù)值模擬。結(jié)果表明:塔筒會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)載荷的波動(dòng)程度增加,葉輪受到的周向轉(zhuǎn)矩與軸向推力的波動(dòng)幅度是無(wú)塔筒時(shí)的3倍以上,這導(dǎo)致在風(fēng)力機(jī)運(yùn)行過(guò)程中葉輪和葉片產(chǎn)生的形變和應(yīng)力波動(dòng)加劇,且數(shù)值在總體上也有所增大,說(shuō)明有塔筒時(shí)葉輪的運(yùn)行狀態(tài)更不穩(wěn)定,塔影效應(yīng)對(duì)風(fēng)力機(jī)的穩(wěn)定性有不利影響。

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【部分圖文】：

圖１流場(chǎng)域整體模型Ｆｉｇ．１Ｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｄｏｍａｉｎ

筒為圓臺(tái)狀，上底面直徑為３．８７ｍ，下底面直徑為６ｍ，高為８７．６ｍ。首先利用３Ｄ建模軟件ＰｒｏＥ建立風(fēng)力機(jī)整機(jī)模型和立方體流場(chǎng)域模型，再根據(jù)布爾運(yùn)算得到風(fēng)力機(jī)的計(jì)算流場(chǎng)。流場(chǎng)分為旋轉(zhuǎn)域和靜止域，旋轉(zhuǎn)域是半徑為７０ｍ、高為８ｍ的圓柱體，葉輪位于旋轉(zhuǎn)域中央，被其完全包裹；靜止域?yàn)殚L(zhǎng)....

圖２葉輪殼網(wǎng)格Ｆｉｇ．２Ｍｅｓｈｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒ

ｐｕｔａｔｉｏｎａｌｄｏｍａｉｎ１．１．２劃分計(jì)算網(wǎng)格利用流固耦合的Ｆｌｕｅｎｔ流體模塊（ＦＦＦ）自帶的Ｍｅｓｈ功能對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，為能啟用Ｆｌｕ－ｅｎｔ中動(dòng)網(wǎng)格的彈簧光順功能和網(wǎng)格重構(gòu)功能，采用四面體網(wǎng)格，并對(duì)固體表面進(jìn)行加密，網(wǎng)格單元個(gè)數(shù)為２５９萬(wàn)，最大網(wǎng)格偏斜小于０．８....

圖３Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ模塊結(jié)構(gòu)圖Ｆｉｇ．３ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＷｏｒｋｂｅｎｃｈｍｏｄｕｌｅ

場(chǎng)中的速度；ｐ為流場(chǎng)中的壓力；δ為葉片位移；Ｒ為殘差。如圖３所示，利用Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中的ＳｙｓｔｅｍＣｏｕｐｌｉｎｇ連接Ｆｌｕｅｎｔ模塊和ＴｒａｎｓｉｅｎｔＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ，并在ＳｙｓｔｅｍＣｏｕｐｌｉｎｇ中設(shè)置Ｆｌｕｅｎｔ的計(jì)算順序?yàn)椋�，ＴｒａｎｓｉｅｎｔＳｔｒｕｃｔ�?...

圖４葉輪轉(zhuǎn)矩曲線Ｆｉｇ．４Ｔｏｒｑｕｅｏｕｔｐｕｔｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒ

計(jì)算順序?yàn)椋�，ＴｒａｎｓｉｅｎｔＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ的�?jì)算順序?yàn)椋�，使流體先作用于固體，固體再反作用于流體。將固體耦合面和流體耦合面配對(duì)，設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)為０．１ｓ，進(jìn)行耦合計(jì)算。圖３Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ模塊結(jié)構(gòu)圖Ｆｉｇ．３ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＷｏｒｋｂｅｎｃｈ....

本文編號(hào)：3973430