發(fā)布時間：2019-11-20 04:38

【摘要】：近年來，水平軸風(fēng)力機(jī)越來越受到關(guān)注并快速發(fā)展起來，但安裝在寒冷地區(qū)時，風(fēng)力機(jī)葉片表面在冬季會產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。風(fēng)輪葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最核心、最基礎(chǔ)的部件，而葉片翼型也是最重要的幾何特征，是決定風(fēng)力機(jī)功率特性和載荷特性的根本因素。當(dāng)翼型結(jié)冰過后，翼型氣動性能將會降低，從而影響風(fēng)力機(jī)的發(fā)電效率。由此可見，對翼型結(jié)冰外形的預(yù)測、結(jié)冰翼型的氣動性能分析以及結(jié)冰條件下的翼型優(yōu)化設(shè)計，就顯得尤其重要。 在國家高新技術(shù)發(fā)展計劃資助項目(863計劃,2012AA051301)和國家自然科學(xué)基金資助項目(51175526)的資助下，本文提出了“風(fēng)力機(jī)結(jié)冰翼型的氣動性能分析及優(yōu)化設(shè)計”的研究課題。針對風(fēng)力機(jī)翼型結(jié)冰的情況，采用RFOIL軟件和計算流體力學(xué)(Computational fluid dynamics, CFD)方法，對結(jié)冰翼型的氣動性能進(jìn)行了對比分析，并在典型霜冰條件下，提出了結(jié)冰條件下的風(fēng)力機(jī)翼型設(shè)計方法，同時根據(jù)該方法設(shè)計出一種厚度為18%的翼型，然后用CFD方法對該翼型的氣動性能進(jìn)行了驗證。論文完成的主要研究工作和取得的研究成果主要有： ①對目前國內(nèi)、外風(fēng)力機(jī)翼型結(jié)冰問題的研究現(xiàn)狀以及風(fēng)力機(jī)專用翼型的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)，并針對風(fēng)力機(jī)專用翼型，闡述了翼型的幾何參數(shù)、翼型的設(shè)計方法以及翼型氣動性能的預(yù)測方式等，為后續(xù)風(fēng)力機(jī)翼型結(jié)冰問題的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。 ②研究了翼型結(jié)冰的機(jī)理以及影響翼型結(jié)冰的因素，并對結(jié)冰的類型進(jìn)行了歸類總結(jié)。采用翼型結(jié)冰數(shù)值模擬軟件分別對霜冰和光冰兩種工況分別進(jìn)行模擬，并對結(jié)冰翼型的氣動性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明，當(dāng)翼型結(jié)有霜冰時，升力系數(shù)變化不大，在主攻角范圍內(nèi)，升阻比有一定程度的下降；當(dāng)翼型結(jié)有光冰時，升力系數(shù)下降，阻力系數(shù)增大，在所有計算攻角內(nèi)，升阻比大幅度降低，對風(fēng)力機(jī)葉片翼型的氣動性能造成了嚴(yán)重的影響。 ③基于儒可夫斯基變換理論的翼型表達(dá)方法，提出了典型霜冰條件下風(fēng)力機(jī)翼型的優(yōu)化設(shè)計方法，，并在霜冰條件下優(yōu)化設(shè)計出一種新翼型ICE180，并采用CFD方法對其氣動性能進(jìn)行驗證，研究結(jié)果表明，相對于翼型WT180，翼型ICE180既保持了無結(jié)冰條件下的氣動性能，又在主攻角范圍內(nèi)，大幅提高了霜冰條件下氣動性能，且翼型前緣結(jié)冰厚度較原始翼型更小。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 焦玉梅;;中國能源發(fā)展戰(zhàn)略之我見[J];北方經(jīng)濟(jì);2006年20期

2 白井艷;楊科;李宏利;徐建中;;水平軸風(fēng)力機(jī)專用翼型族設(shè)計[J];工程熱物理學(xué)報;2010年04期

3 李巖;遲媛;馮放;田川公太朗;田文強(qiáng);;垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片表面結(jié)冰的風(fēng)洞試驗[J];工程熱物理學(xué)報;2012年11期

4 陳維建,張大林;瘤狀冰結(jié)冰過程的數(shù)值模擬[J];航空動力學(xué)報;2005年03期

5 陳進(jìn);張石強(qiáng);EECEN P J;王旭東;;風(fēng)力機(jī)翼型參數(shù)化表達(dá)及收斂特性[J];機(jī)械工程學(xué)報;2010年10期

6 程江濤;陳進(jìn);沈文忠;朱衛(wèi)軍;王旭東;;基于最大風(fēng)能利用系數(shù)的風(fēng)力機(jī)翼型設(shè)計[J];機(jī)械工程學(xué)報;2010年24期

7 陸群峰;陳進(jìn);王旭東;張石強(qiáng);程江濤;;基于混合改型理論的風(fēng)力機(jī)翼型參數(shù)化方法[J];機(jī)械工程學(xué)報;2011年05期

8 易賢,朱國林,王開春,李樹民;翼型積冰的數(shù)值模擬[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;2002年04期

9 賀德馨;我國風(fēng)工程研究現(xiàn)狀與展望[J];力學(xué)與實踐;2002年04期

10 趙慧欣,田德,王海寬,韓巧麗,孔令軍;風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化;2004年04期

本文編號：2563404