近年世界風電市場發(fā)展迅猛,伴隨著陸地有限的優(yōu)質風場資源開發(fā)殆盡,海上浮式風力機正成為各國風電的重點研究方向。浮式風力機相較于陸地或近海的固定式基礎風力機更加復雜,有著更高的技術要求,從概念的提出到實用必須經過模型試驗測試。本文討論解決浮式風力機模型試驗中的一項關鍵性難題:幾何相似模型葉輪的推力遠小于相似理論要求的推力,導致無法準確模擬風力機推力及其響應。本文研究的解決方法是重新設計一款與原型葉輪推力相似的模型葉片進行模型試驗。本文分析原型與模型葉片之間的尺度效應,討論了幾何相似模型葉輪推力過小的原因。模型葉片設計過程從選定設計翼型開始,根據(jù)模型試驗的縮尺比,評估模型葉片工作的雷諾數(shù)環(huán)境,利用2D RANS方法計算翼型升阻力系數(shù),并與翼型風洞試驗數(shù)據(jù)對比驗證了數(shù)據(jù)的可靠性。本文采用BEM理論和GDW理論進行模型葉片的載荷計算,以模型葉片幾何參數(shù)作為自變量,利用FAST對兩種理論的代碼實現(xiàn),在MATLAB中通過模式搜索法工具包搜索變量,直至達到設計目標。最后得到分別使用兩種理論設計出來的兩套模型葉片。利用CFD對兩套葉片進行建模計算,結果顯示這兩套葉片均表現(xiàn)出色。通過模型葉片在不同槳距角下推力系數(shù)曲線圖譜,確定各試驗工況模型葉片的槳距角,保證原型葉輪和模型葉輪推力系數(shù)相同。本文的浮式風力機模型試驗葉片設計方法可以大幅提升模型葉片性能,滿足試驗要求,具有很強的實用性,對相關風力機模型試驗研究者有很大參考指導意義。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM315
【部分圖文】：

圖 1-1 全球風電裝機累計容量Figure 1-1 Global wind power installed capacity此外，經過多年發(fā)展，風力機發(fā)電技術正不斷成熟，其發(fā)電成本也在不根據(jù)英國 FCBI 能源公司最新報道，北美風力發(fā)電的平準價格在 2017 年%，根據(jù)區(qū)域不同價格在 30 至 60 美元每千千瓦時之間[6]，甚至已經低于能源發(fā)電的成本，如圖 1-2 所示。

圖 1-1 全球風電裝機累計容量Figure 1-1 Global wind power installed capacity此外，經過多年發(fā)展，風力機發(fā)電技術正不斷成熟，其發(fā)電成本也在不斷降低。根據(jù)英國 FCBI 能源公司最新報道，北美風力發(fā)電的平準價格在 2017 年下降了 6%，根據(jù)區(qū)域不同價格在 30 至 60 美元每千千瓦時之間[6]，甚至已經低于各種傳統(tǒng)能源發(fā)電的成本，如圖 1-2 所示。

Figure 1-2 Levelized cost comparison of several plant type我國政府同樣重視風電的發(fā)展，尤其是在近年來減少煤炭消費呼聲高漲染十分嚴重的情況下，利用清潔能源發(fā)電很大程度上緩解了火力發(fā)電的國《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016—2020）》中明確提出，到 2020 年在總發(fā)電結構中限制在 11 億千瓦以下，而風電累計并網(wǎng)裝機容量則要確.1 億千瓦以上，其中海上風電并網(wǎng)裝機達到 500 萬千瓦以上，新增容量增容量的 57%，風電發(fā)電量占總發(fā)電量的 6%。和國外發(fā)達國家相比，我電占總能源消耗比例仍然過小，在將后來一段時間里風力發(fā)電仍會保持的態(tài)勢。圖 1-3 顯示的是近年來我國風力發(fā)電入網(wǎng)的電量增長情況和占全國總發(fā)例情況。中國風電占總發(fā)電量的占比逐年增加，其中在 2016年達到了 4.為我國的第一大新能源發(fā)電種類[7]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 祝志文;;高Re數(shù)圓柱繞流二維RANS模擬適用性分析[J];振動與沖擊;2013年07期

2 傅質馨;袁越;;海上風電機組狀態(tài)監(jiān)控技術研究現(xiàn)狀與展望[J];電力系統(tǒng)自動化;2012年21期

3 Yasunori Nihei;Hiroyuki Fujioka;;TLP型風力機的空氣動力學影響及發(fā)電預測(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2011年02期

4 張亮;吳海濤;荊豐梅;崔琳;;海上漂浮式風力機研究進展及發(fā)展趨勢[J];海洋技術;2010年04期

5 邱靜;王國志;李玉輝;;基于STAR-CCM+的簡單流體模型CFD研究[J];液壓氣動與密封;2010年10期

6 黃維平;劉建軍;趙戰(zhàn)華;;海上風電基礎結構研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];海洋工程;2009年02期

7 盛振邦 ,肖龍飛;深海海洋平臺混合模型試驗技術[J];上海造船;2003年01期

相關碩士學位論文 前1條

1 杜煒康;浮式海上風力機試驗模型葉片優(yōu)化設計與性能研究[D];上海交通大學;2014年

本文編號：2822141