風能作為可再生、無污染的清潔能源之一,其流動方向無法判定且所蘊含的能量大小無法預料。風力發(fā)電技術(shù)是風能利用的一種較為成熟的技術(shù),為了更高效的利用風能,需要提高風力機本身的風能利用率。本文以NH1500kW風力機為原模型設(shè)計得到大型的雙風輪風力機,研究大型雙風輪風力機的功率特性及設(shè)計參數(shù)對大型雙風輪風力機氣動性能的影響,具體內(nèi)容及結(jié)論如下:（1）文章中需要設(shè)計與NH1500kW風力機同軸同向同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的小風輪為副風輪,具體設(shè)計結(jié)果如下:副風輪主要用于捕獲主風輪葉根部位無法利用的風能,設(shè)計副風輪的額定功率為134kW,半徑為13m,根據(jù)風輪實度、葉片數(shù)目計算結(jié)果以及葉片數(shù)目選擇表設(shè)置副風輪葉片個數(shù)為8、9、10、11、12五種,參考相關(guān)文獻設(shè)計兩風輪的間距為3.2m,方位角為0°,給出副風輪的基本參數(shù),建立雙風輪模型。（2）用CFD方法模擬原風輪、副風輪以及雙風輪模型,對比分析雙風輪風力機的功率輸出情況得到以下結(jié)論:5種雙風輪模型發(fā)現(xiàn)副風輪葉片數(shù)為10的雙風輪輸出功率最大,從而確定其為本文研究的雙風輪模型;對比分析原風輪與雙風輪模型,發(fā)現(xiàn)風速越低,雙風輪的輸出功率增加量相對越大,額定工況時... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

014和2035年全球各種能源發(fā)電量占比[1]

大型雙風輪風力機氣動性能的影響研究2比下滑25.9%[3]，發(fā)展至2018年增裝機容量達2114.3萬千瓦，同比增長7.5%，累計裝機容量約2.1億千瓦，同比增長11.2%，保持了穩(wěn)定的增長勢態(tài)[4]。圖1.22008年至2018年中國新增和累計風電裝機容量[4]現(xiàn)如今，風力發(fā)電快速發(fā)展，對電力行業(yè)做出的貢獻不可忽視，受到各國的高度重視，已成為國內(nèi)外能源供應方面關(guān)注的一個熱點。為了進一步地降低風電研發(fā)成本，更好地適應風資源集中分布特點的同時提高風力機的能源轉(zhuǎn)化效率，機組已經(jīng)逐步實現(xiàn)了大型化。然而，風力機大型化的過程中葉片尺寸不斷增大，機組在實際運行過程中的受力情況將更加復雜。圖1.3風力機葉片尺寸發(fā)展[5]由1919年世界上第一個關(guān)于風力機風輪葉片接收風能的完整理論可知，常規(guī)風力機的最大風能利用率為59.3%[6]，根據(jù)Newman的雙制動盤理論可知雙轉(zhuǎn)子風力機的最大功率系數(shù)約為64%[7]；實際運行時常規(guī)風力機的能量轉(zhuǎn)化率更低，其余能量則以尾流中的旋轉(zhuǎn)動能方式存在，這種非定常流動，對風輪、塔架的穩(wěn)定運行造成不可避免的影響[8]，如果能對這部分能量加以控制，進行二次吸收利

大型雙風輪風力機氣動性能的影響研究2比下滑25.9%[3]，發(fā)展至2018年增裝機容量達2114.3萬千瓦，同比增長7.5%，累計裝機容量約2.1億千瓦，同比增長11.2%，保持了穩(wěn)定的增長勢態(tài)[4]。圖1.22008年至2018年中國新增和累計風電裝機容量[4]現(xiàn)如今，風力發(fā)電快速發(fā)展，對電力行業(yè)做出的貢獻不可忽視，受到各國的高度重視，已成為國內(nèi)外能源供應方面關(guān)注的一個熱點。為了進一步地降低風電研發(fā)成本，更好地適應風資源集中分布特點的同時提高風力機的能源轉(zhuǎn)化效率，機組已經(jīng)逐步實現(xiàn)了大型化。然而，風力機大型化的過程中葉片尺寸不斷增大，機組在實際運行過程中的受力情況將更加復雜。圖1.3風力機葉片尺寸發(fā)展[5]由1919年世界上第一個關(guān)于風力機風輪葉片接收風能的完整理論可知，常規(guī)風力機的最大風能利用率為59.3%[6]，根據(jù)Newman的雙制動盤理論可知雙轉(zhuǎn)子風力機的最大功率系數(shù)約為64%[7]；實際運行時常規(guī)風力機的能量轉(zhuǎn)化率更低，其余能量則以尾流中的旋轉(zhuǎn)動能方式存在，這種非定常流動，對風輪、塔架的穩(wěn)定運行造成不可避免的影響[8]，如果能對這部分能量加以控制，進行二次吸收利

【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙風輪隨風變速風力發(fā)電機的創(chuàng)新與增值[J]. 岑昊,岑益南.  機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2019(05)
[2]葉片實度對建筑增強型垂直軸風力機氣動性能的影響[J]. 朱海天,郝文星,李春,丁勤衛(wèi).  熱能動力工程. 2018(07)
[3]葉片停機位置對風力機塔架繞流及尾流特性影響[J]. 余瑋,柯世堂,王同光.  振動與沖擊. 2017(18)
[4]對旋風力機氣動耦合設(shè)計[J]. 高深,趙旭,楊光,薛榕融.  太陽能學報. 2017(06)
[5]中國工程科技能源領(lǐng)域2035發(fā)展趨勢與戰(zhàn)略對策研究[J]. 張博,郭丹凝,彭蘇萍.  中國工程科學. 2017(01)
[6]Wilson法對旋風力機氣動設(shè)計與數(shù)值模擬[J]. 薛榕融,趙旭,葉忱.  機械與電子. 2014(04)
[7]新型雙風輪單轉(zhuǎn)子風力發(fā)電裝置特性測試[J]. 周云龍,李律萬,楊承志,張炳文,修曉光.  沈陽工業(yè)大學學報. 2014(03)
[8]對轉(zhuǎn)風力機的設(shè)計及流場數(shù)值模擬[J]. 李金,袁巍.  流體機械. 2013(05)
[9]基于Wilson法風力機葉片設(shè)計及試驗研究[J]. 賀玲麗,汪建文,劉雄飛,張立茹.  可再生能源. 2013(02)
[10]新型雙風輪風力機氣動特性的三維流場數(shù)值模擬[J]. 周云龍,楊承志,李律萬.  動力工程學報. 2012(09)

碩士論文
[1]大型風力機鈍尾緣葉片結(jié)構(gòu)與氣動性能研究[D]. 劉愛瑜.蘭州理工大學 2019
[2]大型風力機葉片槳距角與風速數(shù)值關(guān)系的流固耦合分析[D]. 楊帆.湘潭大學 2017
[3]新型永磁無刷雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機的優(yōu)化與特性研究[D]. 王星龍.河北工業(yè)大學 2015
[4]永磁無刷雙轉(zhuǎn)子風力發(fā)電機組的研究[D]. 任韶華.河北工業(yè)大學 2011



本文編號：3101900