風能是因空氣流動做功而提供給人類的一種可利用的能量,屬于可再生能源,具有廣闊的發(fā)展前景。不同風速、不同轉速、不同偏航角度對風力機流場和應變特征以及振動頻率特征都會產生影響,但其中之間的關系,目前系統(tǒng)完整的研究較少。本文通過實驗和數值模擬相結合的方法對某新翼型直徑1.4m木質小型水平軸風力機進行研究。利用高頻PIV裝置獲得風力機近尾跡速度分布、葉尖渦的發(fā)展、湍動能分布等流場參數,通過數值模擬得到風力機后方速度場和渦量場的分布,并且求得葉片表面壓力。通過TST5925C旋轉應力應變裝置和BK振動噪聲測試系統(tǒng)獲取葉片上的應變和機頭塔架上的振動頻率,獲取其隨不同工況的變化規(guī)律,利用尾跡流場為中間變量,探索風力機后方流場與動頻特征和應力特征的內在聯(lián)系。首先對風力機近尾跡進行分析,提取葉片后方軸向速度和徑向速度,隨著偏航角度的增加近尾跡軸向速度逐漸減小,徑向速度逐漸增加。并進一步提取風輪后30mm處的脈動速度均方根,得到其在不同風速、不同轉速、不同偏航角度下的變化規(guī)律。為了更詳細的了解拍攝區(qū)域流場變化,對不同工況下拍攝區(qū)域的湍動能進行分析。在遠尾跡分析中得到不同偏航角度下速度場和渦量場的分布,并對...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內容
第二章 基礎理論
    2.1 風力機基本理論
    2.2 葉素理論
    2.3 渦流理論
    2.4 風力機載荷
        2.4.1 重力載荷
        2.4.2 離心力載荷
        2.4.3 氣動載荷
    2.5 風力機振動理論理論
        2.5.1 單自由度振動系統(tǒng)
        2.5.2 多自由度振動系統(tǒng)
第三章 試驗方案和模擬思路
    3.1 試驗方案
        3.1.1 風洞試驗
        3.1.2 風力機
        3.1.3 工況調節(jié)系統(tǒng)
        3.1.4 應變測試系統(tǒng)
        3.1.5 振動測試系統(tǒng)
        3.1.6 流場測試系統(tǒng)
    3.2 模擬思路
        3.2.1 風力機建模
        3.2.2 計算域建模
        3.2.3 網格劃分
        3.2.4 邊界條件設定
        3.2.5 湍流模型選擇
第四章 偏航對流場的影響
    4.1 近尾跡特征分析
        4.1.1 不同偏航角下葉尖附近軸向速度和徑向速度的分布
        4.1.2 不同工況下脈動速度對比
        4.1.3 不同工況下湍動能對比
    4.2 遠尾跡特征分析
第五章 應力特征和振動特征分析
    5.1 應力特征分析
        5.1.1 轉速和負載對應變值的影響
        5.1.2 風速對應變的影響
        5.1.3 偏航角度對應變的影響
        5.1.4 關聯(lián)性分析
        5.1.5 葉片翼型表面壓力分析
    5.2 振動特征分析
        5.2.1 偏航角度對振動頻率的影響
        5.2.2 來流風速對振動頻率的影響
        5.2.3 轉速對振動頻率的影響
        5.2.4 振動頻率與流場能量譜關聯(lián)性分析
結論
    1 本文主要工作和結論
        1、近尾跡流場分析
        2、遠尾跡流場分析
        3、應力特征分析
        4、振動頻率特征分析
    2 展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其它研究成果



本文編號：3873987