作為一種最可能與水平軸風力機處于互補地位占據(jù)風電市場的風電轉換裝置,垂直軸風力機從其概念誕生以來就備受關注。國內(nèi)外研究學者紛紛對其進行提高風能利用率方面的研究,而其結果往往單方面提高風能利用率卻忽略了風力機本身運行的穩(wěn)定性和可靠性。由此本文從空氣動力穩(wěn)定性的角度切入以研究垂直軸風力機,基于穩(wěn)定性的概念,設計了一套新的翼型和葉片。主要研究工作包括:引入翼型空氣動力學的理論,在穩(wěn)態(tài)求解器下通過速度合成方法計算平板、NACA 0012、NACA 23012翼型的升力、阻力、翻轉力矩、空動中心,結果顯示翼型的差異并沒有造成太大的靜力和翻轉力矩差異;引入湍流的理論,在穩(wěn)態(tài)求解器下通過速度合成方法計算NACA 0012、NACA 2412、NACA 23012翼型的湍動能、湍流強度、生成速率、耗散速率、湍流粘度,結果顯示NACA 0012的TKE和TI特性最穩(wěn)定,而NACA2412偏離度很大,其絕對值也最高,NACA23012的湍流粘度值最低;采用弦線迎合運動軌跡的思想,提出了基于Joukowski變形法和Trefftz構圖法的垂直軸風力機葉片翼型設計方法,并設計出了LJY系列翼型;將新翼型和其他... 

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 空氣動力穩(wěn)定性
        1.2.2 翼型設計
        1.2.3 葉片構造
        1.2.4 流體驅(qū)動仿真
    1.3 本課題主要研究內(nèi)容
第二章 翼型氣動穩(wěn)定性分析與計算
    2.1 翼型力學性能分析與計算
        2.1.1 利用空氣動力學構建翼型力學模型
        2.1.2 數(shù)值模擬
        2.1.3 研究結果和討論
    2.2 翼型產(chǎn)生湍流分析與計算
        2.2.1 利用統(tǒng)計理論構建翼型湍流模型
        2.2.2 數(shù)值模擬
        2.2.3 研究結果和討論
    2.3 小結
第三章 翼型正向設計
    3.1 儒科夫斯基變換
    3.2 特雷夫茨圖解法
    3.3 LJY(c/R)/(d/c)系列翼型生成
    3.4 數(shù)值模擬設置
    3.5 結果和討論
    3.6 小結
第四章 適用于垂直軸風力機的葉片探究比較
    4.1 氣流下洗、環(huán)量和基本翼方程
    4.2 葉片后方近場分析
    4.3 翼展分析對比
        4.3.1 矩形葉片
        4.3.2 橢圓形葉片
        4.3.3 楔形葉片
        4.3.4 后掠葉片
    4.4 數(shù)值模擬
    4.5 結果與討論
        4.5.1 靜力和翻轉力矩
        4.5.2 湍流計算
        4.5.3 渦流與翼展分布
    4.6 小結
第五章 適用于垂直軸風力機的葉片設計
    5.1 設計理念
    5.2 LJY(s/R)/(?)葉片的構型設計
    5.3 與螺旋葉片的不同
    5.4 小結
第六章 垂直軸風力機流體驅(qū)動仿真
    6.1 計算模型準備
        6.1.1 風力機幾何模型
        6.1.2 質(zhì)量和轉動慣量
        6.1.3 發(fā)電機的抗負載
    6.2 流體驅(qū)動模擬
        6.2.1 網(wǎng)格
        6.2.2 求解器設置
    6.3 結果和討論
    6.4 小結
第七章 結論與展望
    7.1 主要結論
    7.2 展望
參考文獻
專業(yè)術語詞表
附錄1 LJY(200/2000)/12形狀及其100個位置點坐標
附錄2 LJY(800/2000)/12形狀及其100個位置點坐標
在攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的論文與參加的項目
    A：在國內(nèi)外刊物上發(fā)表的論文
    B：授權發(fā)明專利
    C：申請發(fā)明專利
    D：參與項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]垂直軸風力機翼型研究現(xiàn)狀及對策[J]. 曹陽,李巧梅,李小寧,吳國慶,朱維男,曹艷華.  現(xiàn)代制造工程. 2013(10)
[2]國外大型風力機技術的新進展[J]. 李曄.  應用數(shù)學和力學. 2013(10)
[3]垂直軸風力機葉尖速比分析研究[J]. 陳忠維.  可再生能源. 2008(05)

碩士論文
[1]5kW垂直軸風力機氣動性能研究[D]. 李金龍.蘭州理工大學 2014
[2]10kW的H型垂直軸風力機的靜動力學分析[D]. 李佳佳.華北電力大學 2014
[3]Darrieus型垂直軸風力機自由尾跡模型評估及氣動性能分析[D]. 施璐.華中科技大學 2013



本文編號：3651061