本文選題：風(fēng)力機(jī) + 復(fù)雜來流��； 參考：《大連理工大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：風(fēng)力機(jī)葉片的優(yōu)化設(shè)計主要是采用動量-葉素理論方法。該方法具有計算過程簡單、求解速度快等優(yōu)點,但是設(shè)計的氣動性能與實際運行的氣動性能存在一定的偏差。同時,在大氣環(huán)境下,風(fēng)切變、陣風(fēng)和大氣湍流等來流因素導(dǎo)致葉片擾流流場是非定常的。在本文中,建立了風(fēng)力機(jī)葉片的三維計算模型,采用數(shù)值模擬方法對Phase Ⅵ風(fēng)力機(jī)葉片的流場進(jìn)行了數(shù)值計算,并將數(shù)值計算的結(jié)果與NREL UAE風(fēng)洞實驗的結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的對比和分析。數(shù)值模擬的結(jié)果與實驗結(jié)果基本吻合,并開展了以下研究:研究了均勻、風(fēng)切變和陣風(fēng)等來流對風(fēng)力機(jī)氣動特性的影響,定量分析了風(fēng)力機(jī)的近尾跡流動特性。在均勻來流下,葉輪的扭矩呈周期性變化。風(fēng)力機(jī)近尾跡流動特性受到旋轉(zhuǎn)葉片的強(qiáng)烈影響,并形成明顯的軸向速度虧損,這種虧損隨著流體向下游流動逐漸減弱。在近尾跡區(qū)域,流體的軸向誘導(dǎo)因子、切向誘導(dǎo)因子和徑向速度受到風(fēng)切變指數(shù)的影響,特別是徑向速度。在葉片尖部的近尾跡區(qū)域,渦流誘導(dǎo)效應(yīng)導(dǎo)致了較高的軸向速度梯度。在陣風(fēng)作用下,葉輪的扭矩曲線基本與風(fēng)速輪廓曲線保持一致。研究結(jié)果表明,動量-葉素理論方法設(shè)計的風(fēng)力機(jī)葉片未達(dá)到最佳的氣動性能。采用模式算法與遺傳算法的混合算法改進(jìn)了 Kriging代理模型,并對改進(jìn)的Kriging代理模型進(jìn)行了預(yù)測精度測試。將代理模型方法與CFD方法相結(jié)合,對WindPACT 1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行了幾何外形優(yōu)化。優(yōu)化后,截面翼型的當(dāng)?shù)嘏そ蔷兴鶞p小,風(fēng)力機(jī)的扭矩提升了約為3.45%.現(xiàn)有的預(yù)彎方法獲得的風(fēng)力機(jī)葉片,在一定程度上損失了葉片的輸出功率。在本文中,以Kriging代理模型為基礎(chǔ),提出了一種風(fēng)力機(jī)葉片預(yù)彎方法,預(yù)彎后葉片的輸出功率略有增加。研究了渦流發(fā)生器對翼型S809氣動特性的影響,從流體動能傳遞和渦系運動軌跡方向,揭示了渦流發(fā)生器對翼型邊界層流動分離的控制機(jī)理,對升阻力系數(shù)、x方向速度和渦量等參數(shù)進(jìn)行了定量分析,并考慮渦流發(fā)生器弦向位置的影響。渦流發(fā)生器合理地布置在翼型吸力面前端,可以有效地提升翼型的升力系數(shù),推遲失速現(xiàn)象的出現(xiàn),增大失速攻角。渦流發(fā)生器卷起的渦系使外流區(qū)與邊界層進(jìn)行動能的交換,從而有效地控制翼型邊界層的流動分離。渦系隨流體向下游流動過程中,逐漸融合到翼型邊界層中,直到浸沒到整個邊界層。研究了雙排順列的渦流發(fā)生器對翼型邊界層的控制機(jī)理,該布置可以進(jìn)一步增大升力系數(shù)和翼型的失速攻角。最后,將渦流發(fā)生器應(yīng)用到Phase Ⅵ失速型風(fēng)力機(jī)葉片上,采用合理的渦流發(fā)生器布置方法,使葉輪的扭矩在一定風(fēng)速范圍內(nèi)基本保持不變。
[Abstract]:The optimal design of wind turbine blade is mainly based on momentum-leaf element theory. This method has the advantages of simple calculation process and fast solution speed, but there is a certain deviation between the aerodynamic performance of the design and that of the actual operation. At the same time, in the atmospheric environment, the wind shear, gust and atmospheric turbulence factors lead to the blade turbulence flow field is unsteady. In this paper, the three-dimensional model of wind turbine blade is established, and the flow field of Phase 鈪，

本文編號：1814330