【摘要】：風力機長期在自然環(huán)境中運行,葉片表面受到各種環(huán)境因素的影響,引起粗糙度的變化,導致葉片性能下降和風力機效率降低。本文針對表面粗糙度對葉片氣動性能的影響,結合數值模擬和風洞實驗開展了研究工作。本文選取了同系列的三種翼型NACA4412,NACA4415,NACA4418,參照實際運行中的葉片表面粗糙度情況,設計了 5種粗糙模型,包括均布粗糙度,矩形凸臺,雙矩形凸臺,圓弧形凸臺,凹陷模型,在ICEM中完成建模及網格劃分。采用Fluent軟件分析了各個粗糙模型的流場仿真模型,探討粗糙度的安裝位置,分布形式和尺寸大小對氣動性能的影響規(guī)律,另外,分析了雷諾數對粗糙度敏感性的影響。選定在1Om/s風速,-6°～13°攻角,得到各個模型的升力系數,阻力系數和升阻比,分析發(fā)現(xiàn):粗糙高度在O-1mm時導致性能下降劇烈,高度大于1mm時影響減弱,凸臺在前緣時導致性能下降最大,離前緣越遠影響越小,雙凸臺隨間距的增大作用減小,圓弧凸臺在最大厚度靠近前緣時作用較大,凹陷在前緣吸力面時影響最大,深度的增加影響較小。在各個粗糙模型下,攻角增加會加大粗糙度的影響,而雷諾數的增大會降低粗糙度敏感性。制作了 NACA4415葉片模型進行風洞實驗,參照數值模擬中的粗糙模型,進行了矩形凸臺,雙矩形凸臺和圓弧形凸臺模型的實驗,與數值計算的結果對比,整體趨勢相同,誤差較小,實驗測得的升力系數稍小,而阻力系數稍大,實驗驗證了數值模擬粗糙度具有一定的可靠性。相較于傳統(tǒng)的粗糙模型,5種模型很好的反映了粗糙度對氣動性能的影響規(guī)律。本文的工作結合了數值模擬與實驗,粗糙度的模擬應用了多種模型,得到各個條件下定性的結果,為風力機葉片的粗糙度影響研究提供了有效方法,為葉片的設計和運行維護提供了一定的參考價值。
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圖１．１邋２００６至２０１６年中國風電裝機容景逡逑分布廣泛，儲量巨大，包括從大陸到沿海，近海到遠洋的廣袤天地。的風能儲量高達２．５３億千瓦。從２００６年開始，我國風電裝機容量一見國家對風能產業(yè)的高度重視和巨大投入。逡逑

邐５２５７３邐１００逡逑圖１．２邋２０１７年全球新增裝機容量逡逑從１９世紀末誕生了風力發(fā)電技術的萌芽，１８９１年，丹麥人發(fā)明了世界上第一臺可逡逑以發(fā)電的風力機，但風力機的利用和發(fā)展并沒有引起重視，直到１９７３年石油危機的爆逡逑發(fā)，刺激了歐洲等國和美國積極尋找石油，煤炭等化石能源的替代物，得到了高度重視逡逑與巨大的研發(fā)投入，風力機的發(fā)展迎來了春天，美國和歐洲的各所大學開始研發(fā)風電技逡逑術，投入市場的風電場的規(guī)模也不斷擴大。目前，，風力發(fā)電產業(yè)蓬勃發(fā)展，大型的風力逡逑機葉輪直徑達到１００ｍ以上，單機容量達到兆瓦級。與火電，水電，核電不同，風力發(fā)逡逑電場由多臺風力機組成，每一臺風力機都可以實現(xiàn)風能向電能的轉化，葉片是風力機捕逡逑捉風能的基礎
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK83

【參考文獻】

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本文編號：2626264