風力機運行在大氣環(huán)境中,由于風速、風向不斷變化,風輪旋轉(zhuǎn)平面往往不能及時對準風向,使風力機常常處于偏航狀態(tài)下,導致風輪捕獲風能效率降低,實際輸出功率減小。所以研究偏航工況下風力機的氣動特性及尾跡流場結(jié)構(gòu)意義重大。以直徑D=1.4m,課題組設(shè)計的某S新翼型三葉片水平軸風力機為研究對象,基于Ansys軟件DesignModeler模塊建立風輪模型和計算域模型,采用ICEM模塊劃分非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,基于Fluent模塊應(yīng)用大渦模擬（LES）實現(xiàn)風力機尾跡流場的模擬,利用高頻PIV技術(shù)拍攝葉尖渦的運動軌跡,探究偏航作用對風力機氣動特性及尾跡流場的影響。分析數(shù)值模擬結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)主要得出結(jié)論如下:隨著偏航角增大,各截面吸力面壓力系數(shù)逐漸增大,壓力面壓力系數(shù)逐漸減小,葉片表面壓差減小,導致輸出功率減小。風力機發(fā)生偏航時,在各方位面內(nèi)葉片吸力面流動分離程度不同。在0°¹20°方位面內(nèi)葉片吸力面流動分離程度最嚴重,在240°³60°方位面內(nèi)吸力面流動分離程度次之,在120°²40°方位面內(nèi)流動分離程度最輕。隨著偏航角度的增加,風力機葉片表面流...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 風力機氣動特性及其尾跡流場的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 偏航狀態(tài)下水平軸風力機氣動特性及其尾跡流場的研究現(xiàn)狀
    1.3 研究主要內(nèi)容
第二章 基本理論
    2.1 空氣動力學理論基礎(chǔ)
        2.1.1 翼型的參數(shù)
        2.1.2 流動分離相關(guān)概念
    2.2 風力機偏航的空氣動力學基礎(chǔ)
        2.2.1 動量理論
        2.2.2 葉素理論
    2.3 葛勞渦理論
    2.4 計算流體力學相關(guān)概念
第三章 偏航時風力機氣動特性及尾跡渦數(shù)值計算
    3.1 模擬計算過程
        3.1.1 風力機整體建模
        3.1.2 構(gòu)造計算域
        3.1.3 劃分網(wǎng)格
        3.1.4 設(shè)定邊界條件
        3.1.5 選擇湍流模型
    3.2 葉片表面壓力分析
    3.3 流動分離
        3.3.1 未偏航時風力機葉片極限流線分布
        3.3.2 偏航時風力機葉片極限流線分布
    3.4 偏航作用對尾跡流場的影響
        3.4.1.尾跡直徑
        3.4.2 風力機葉片尾跡渦分析
        3.4.3 軸向速度虧損
第四章 偏航狀態(tài)下風力機葉尖渦特性的PIV測試
    4.1 實驗設(shè)備
        4.1.1 風輪及風洞
        4.1.2 高頻PIV設(shè)備
        4.1.3 其他設(shè)備
    4.2 實驗方案
        4.2.1 實驗步驟
        4.2.2 實驗工況
    4.3 實驗結(jié)果分析
結(jié)論
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：4022569