最近幾年,隨著人們對(duì)海上風(fēng)能的探索,海上漂浮式風(fēng)機(jī)得到了快速發(fā)展。浮式風(fēng)機(jī)在海上運(yùn)行時(shí)受風(fēng)和浪的作用會(huì)產(chǎn)生平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),風(fēng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)發(fā)電效率產(chǎn)生重要影響。除此之外,浮式風(fēng)機(jī)縱蕩和縱搖運(yùn)動(dòng)將會(huì)加劇葉片和塔架之間的相互作用。對(duì)于陸上風(fēng)機(jī),為了減小葉片和塔架之間的相互作用,在風(fēng)機(jī)安裝時(shí)使風(fēng)機(jī)有一個(gè)5度的仰角。對(duì)于浮式風(fēng)機(jī),受風(fēng)浪的耦合作用,風(fēng)機(jī)將無法保持平衡,因此陸上風(fēng)機(jī)的5度仰角可能不在適用于浮式風(fēng)機(jī)。本文使用商業(yè)CFD計(jì)算軟件STAR-CCM+來模擬固定式風(fēng)機(jī)和浮式風(fēng)機(jī)在不同仰角下的氣動(dòng)性能。本文使用了兩種風(fēng)機(jī),一種為DTU-10MW風(fēng)機(jī)模型,另一種為NRELSMW風(fēng)機(jī)。DTU-10MW風(fēng)機(jī)主要用于網(wǎng)格收斂性驗(yàn)證,NREL 5MW風(fēng)機(jī)主要用于風(fēng)機(jī)氣動(dòng)力性能的模擬。首先,使用不同的網(wǎng)格密度來模擬DTU-10MW風(fēng)機(jī),并將計(jì)算得到的推力和扭矩與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,以此來確定網(wǎng)格是否收斂。同時(shí),也對(duì)STAR-CCM+造波的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。然后研究了仰角對(duì)固定式風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的影響,對(duì)比不同仰角下風(fēng)機(jī)的推力和功率,并分析了仰角是如何影響風(fēng)機(jī)的推力和功率。研究發(fā)現(xiàn),仰角是通過改變?nèi)~片截面翼型的... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式

１．２研究現(xiàn)狀??浮式風(fēng)機(jī)的概念于２０世紀(jì)７０年代由Ｈｅｒｏｎｅｍｕｓ提出，當(dāng)時(shí)由于技術(shù)的制約，直到??９０年代浮式風(fēng)機(jī)才開始發(fā)展應(yīng)用。海上浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由系泊系統(tǒng)、支撐平臺(tái)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)??系統(tǒng)三部分組成。風(fēng)機(jī)在海上運(yùn)行時(shí)，在風(fēng)和浪的作用下會(huì)產(chǎn)生六自由度（縱蕩、垂蕩、??橫蕩、縱搖、橫搖、艏搖）運(yùn)動(dòng)。其中縱蕩和縱搖運(yùn)動(dòng)對(duì)浮式風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能影響最大，??會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的推力和功率產(chǎn)生周期性的波動(dòng)，同時(shí)風(fēng)機(jī)推力和功率的平均值會(huì)有所降低。??艏搖運(yùn)動(dòng)將會(huì)減小風(fēng)機(jī)的受風(fēng)面積，從而降低風(fēng)機(jī)的推力和功率。逆風(fēng)的縱蕩運(yùn)動(dòng)會(huì)增??加風(fēng)機(jī)的相對(duì)來流風(fēng)速，從而增加了風(fēng)機(jī)葉片和塔架之間的相互作用，葉片和塔架之間??的相互作用是葉片結(jié)構(gòu)損壞的一個(gè)誘因，因此浮式風(fēng)機(jī)的六自由度運(yùn)動(dòng)將會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)的氣??２??

。。法的思想為：先將計(jì)算區(qū)域近似離散成有限個(gè)互不重疊的網(wǎng)格。圍繞每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)取一系??列互不重疊的控制單元，每個(gè)控制體單元中包含一個(gè)節(jié)點(diǎn)。然后將待求流動(dòng)量設(shè)置在網(wǎng)??格節(jié)點(diǎn)上，利用流動(dòng)量守恒定律對(duì)每個(gè)控制體單元進(jìn)行積分，導(dǎo)出一組離散格式并對(duì)它??進(jìn)行求解，最后得到流動(dòng)的數(shù)值解。??２．１數(shù)值理論??２．１．１控制方程??流體力學(xué)基本方程組包括連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒）、運(yùn)動(dòng)方程（動(dòng)量守恒）、能量方??程（能量守恒）和狀態(tài)方程［２５］。??在笛卡爾坐標(biāo)系下，設(shè)在時(shí)刻ｔ，流場(chǎng)中任意一點(diǎn)處，取固定不動(dòng)的微六面??體單元（控制體），如圖２．１所示。流體中微六面體單元的邊長為＜５；ｃ、Ｊｚ，設(shè)流體??密度為ｐ，某一流動(dòng)量為在汾時(shí)間內(nèi)從ｘ?＝々的辦＆面上流入的流動(dòng)量為??／？和汾心，而從＝?＋辦的心面上流出的流動(dòng)量為辦｜汾辦＆。??對(duì)于面和面上流入和流出的流動(dòng)量０也可以得到完全類似的表達(dá)式。??．－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海上浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)的水動(dòng)力分析[J]. 徐思遠(yuǎn),張淑華.  水道港口. 2018(02)
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碩士論文
[1]海上風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能和浮式平臺(tái)水動(dòng)力計(jì)算分析[D]. 趙文超.上海交通大學(xué) 2015
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本文編號(hào)：3219231