【摘要】：風(fēng)力發(fā)電機(jī)是通過(guò)風(fēng)獲得能量的一種設(shè)備。由于風(fēng)本身多變的特性，風(fēng)力機(jī)時(shí)常在惡劣的環(huán)境中工作。風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行中會(huì)經(jīng)常遭遇大風(fēng)、陣風(fēng)等不良天氣。由于風(fēng)荷載的脈動(dòng)性和風(fēng)力機(jī)自身的柔性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，誘使風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，由大風(fēng)引起的風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)破壞時(shí)有發(fā)生。因此，人們迫切需要對(duì)風(fēng)力機(jī)整機(jī)進(jìn)行分析，風(fēng)力機(jī)整機(jī)分析的基礎(chǔ)是研究風(fēng)力機(jī)整機(jī)的流場(chǎng)特性和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性。 本文主要研究以下兩個(gè)方面： 第一個(gè)方面是用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)來(lái)模擬風(fēng)力機(jī)外部流場(chǎng)。首先概述計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基本數(shù)學(xué)、力學(xué)理論基礎(chǔ)。然后簡(jiǎn)單介紹了CFD商用軟件Fluent的特點(diǎn)。最后通過(guò)Fluent對(duì)一33kW水平軸風(fēng)力機(jī)在三種不同來(lái)流風(fēng)速下的繞流流場(chǎng)進(jìn)行了三維定常數(shù)值模擬。根據(jù)模擬結(jié)果分析葉片不同截面處的靜壓分布和速度分布，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做了對(duì)比。結(jié)果表明:在三維旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，葉片的低壓區(qū)均主要集中在吸力面的上半部分，高壓區(qū)主要集中在壓力面葉片上半部靠近前緣的部分；隨著來(lái)流風(fēng)速的增大，葉片壓力面的壓強(qiáng)增大，吸力面的壓強(qiáng)減小；沿葉片展向，各斷面測(cè)點(diǎn)的表面壓力試驗(yàn)值和計(jì)算值總體趨勢(shì)一致，但存在一定差異性，而且越靠近葉根，二者的差異性越大。 第二個(gè)方面是風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析。通過(guò)CFX流場(chǎng)分析得到風(fēng)輪表面的壓力及速度分布，通過(guò)Workbench數(shù)據(jù)接口平臺(tái)將壓力直接傳輸至風(fēng)輪表面，同時(shí)考慮離心力以及重力，，對(duì)風(fēng)輪進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)而分析風(fēng)輪在預(yù)應(yīng)力條件下的模態(tài)和自振頻率這些結(jié)構(gòu)振動(dòng)方面的參數(shù)。通過(guò)對(duì)比風(fēng)輪在靜態(tài)條件下的模態(tài)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在考慮旋轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)力與流固耦合作用后，葉片的模態(tài)頻率略有上升。這說(shuō)明在外在流場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)力的作用下，葉片的動(dòng)力學(xué)特性發(fā)生了改變，產(chǎn)生了較為明顯的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)。為了探討風(fēng)力機(jī)在不同工況下風(fēng)輪的固有頻率變化情況，本文又探討了三種不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)輪變化情況。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，風(fēng)輪的固有頻率值隨著風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的增加而增加。
【圖文】：

圖 2.1 翼型的幾何特征.1.4 作用在翼型上的氣動(dòng)力假定翼型處于靜止?fàn)顟B(tài)，令空氣以相同的相對(duì)速度吹向葉片，作用在翼型上空氣動(dòng)力大小將不變。空氣動(dòng)力只取決于相對(duì)速度和攻角的大小，因此，為便研究，均假定翼型靜止處于均勻來(lái)流速度ν 中[33]。氣流流經(jīng)翼型，受翼型表面形狀的干擾，翼型上表面壓力小于大氣壓力，稱吸力面，而翼型下表面的壓力大于大氣壓力，稱為壓力面。(1)用壓力系數(shù)表示作用在翼型表面空氣壓力的不均勻，壓力系數(shù)公式如下：212P Ppρν∞ = (2.3)式中， P —翼型表面上的靜壓； ρ ， P∞，ν —分別為上游氣流的密度、壓力流速。

15圖2.5 圓環(huán)形葉素單元圖2.6 作用在葉素上的力和氣流流速?gòu)膱D3.6可以看出，作用在葉素上的合成流速為：( ) ( )2 22 2 2W 1 a U 1 a 'r∞= + + Ω (2.38)合成流速與旋轉(zhuǎn)平面的夾角稱為入流角 。( )( )1sin1 'cosU aWr aW ∞ = Ω + = (2.39)攻角α 可表示為：α = β(2.40)作用在單位圓環(huán)徑向?qū)挾?δ r上的升力分量與合成流速W 方向垂直，表達(dá)式為：212lδ L = ρW lC δr(2.41)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK83

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜朝輝;水平軸風(fēng)力機(jī)的幾個(gè)關(guān)鍵氣動(dòng)問(wèn)題探討[J];上海汽輪機(jī);2002年01期

2 張玉良;程兆雪;楊從新;孟繁中;;風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪設(shè)計(jì)中風(fēng)速的處理[J];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

3 肖治清;水平軸風(fēng)力機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下跟風(fēng)時(shí)的力矩特性分析[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);1988年02期

4 張維智;薛波;;大型水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用效率的估算探討[J];東方電氣評(píng)論;2011年02期

5 汪建文;仇連君;劉博;高志鷹;;應(yīng)用譜分析法對(duì)風(fēng)輪三坐標(biāo)方向振動(dòng)特性的分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2010年09期

6 曹人靖,劉道興,馬昊冥;水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪結(jié)構(gòu)特性綜合剪裁[J];能源工程;2000年06期

7 胡丹梅;田杰;杜朝輝;;水平軸風(fēng)力機(jī)尾跡流場(chǎng)PIV實(shí)驗(yàn)研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2007年02期

8 胡丹梅;歐陽(yáng)華;杜朝輝;;水平軸風(fēng)力機(jī)尾跡流場(chǎng)試驗(yàn)[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2006年06期

9 張玉良;李仁年;李曉鵬;楊瑞;;風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪設(shè)計(jì)中計(jì)算風(fēng)速影響的兩種新形式[J];山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

10 高志鷹;汪建文;東雪青;白楊;由志剛;;基于測(cè)試線法的風(fēng)輪近尾跡輻射噪聲研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2011年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 代海濤;秦明;周文明;丁勇鋼;�；塾�;;水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪葉片氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)年會(huì)（第二卷）[C];2010年

2 周振凱;劉占芳;顏世軍;;水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的氣動(dòng)設(shè)計(jì)[A];重慶力學(xué)學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

3 丁勇鋼;楊科;秦明;代海濤;周文明;常慧英;;水平軸風(fēng)力機(jī)塔影效應(yīng)的非定常數(shù)值模擬研究[A];經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)年會(huì)（第二卷）[C];2010年

4 程危危;曹登慶;初世明;;水平軸風(fēng)力機(jī)葉片非線性振動(dòng)研究[A];第十三屆全國(guó)非線性振動(dòng)暨第十屆全國(guó)非線性動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C];2011年

5 顧星;劉務(wù)勤;趙上果;張樂(lè)平;;肝郁氣滯證與風(fēng)輪形態(tài)變化的相關(guān)性研究[A];全國(guó)第十二次中醫(yī)診斷學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

6 胡丹梅;田杰;杜朝輝;;水平軸風(fēng)力機(jī)尾跡測(cè)量與分析[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)第三屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

7 顧星;劉務(wù)勤;趙上果;張樂(lè)平;;肝郁氣滯證與風(fēng)輪形態(tài)變化的相關(guān)性研究[A];第二次全國(guó)中西醫(yī)結(jié)合診斷學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

8 鄭杰;;提高打散機(jī)葉輪壽命的幾點(diǎn)方法[A];南方七�。▍^(qū)）硅酸鹽學(xué)會(huì)第25屆學(xué)術(shù)交流年會(huì)論文集[C];2007年

9 王小虎;代海濤;秦明;陳嚴(yán);;水平軸風(fēng)力機(jī)葉片穩(wěn)態(tài)失速氣動(dòng)阻尼分析[A];經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)年會(huì)（第二卷）[C];2010年

10 葉允仁;;刺絡(luò)法治療翳癥47例[A];2009年全國(guó)基層優(yōu)秀中醫(yī)表彰大會(huì)暨全國(guó)第二次民間驗(yàn)方、診療技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 許巍;萬(wàn)和創(chuàng)新雙風(fēng)輪技術(shù)廚房不再食煙火[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2009年

2 記者 高懷軍　王軍政;風(fēng)輪紡織公司“抱團(tuán)過(guò)冬”積聚后勁[N];咸陽(yáng)日?qǐng)?bào);2009年

3 本報(bào)記者 班衛(wèi)東;雙星重組東風(fēng)輪胎能雙贏嗎[N];中國(guó)汽車報(bào);2005年

4 袁清昌;風(fēng)輪葉片中的高科技[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

5 記者　 嚴(yán)家民 通訊員　 徐文嶸;風(fēng)輪公司當(dāng)選“十五”陜西著名國(guó)企[N];中國(guó)紡織報(bào);2006年

6 記者　 嚴(yán)家民 通訊員　 徐文嶸;風(fēng)輪公司月均創(chuàng)匯200萬(wàn)美元[N];中國(guó)紡織報(bào);2006年

7 徐文嶸;陜西風(fēng)輪紡織公司以“三高”闖市場(chǎng)[N];中國(guó)服飾報(bào);2005年

8 記者　 嚴(yán)家民 通訊員　 徐文嶸;陜西風(fēng)輪自營(yíng)出口居全省前列[N];中國(guó)紡織報(bào);2006年

9 陜西風(fēng)輪紡織股份有限公司董事長(zhǎng) 李樹(shù)生;堅(jiān)持四靠理念 實(shí)現(xiàn)和諧發(fā)展[N];陜西日?qǐng)?bào);2006年

10 本報(bào)記者　 朱小紅　嚴(yán)家民 通訊員　 徐新民;今天的你,是人與人的和諧[N];中國(guó)紡織報(bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 楊瑞;水平軸風(fēng)力機(jī)尾流結(jié)構(gòu)及空氣動(dòng)力學(xué)性能的研究[D];蘭州理工大學(xué);2009年

2 王建禮;基于多體動(dòng)力學(xué)方法的大型水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)彈性研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

3 李軍向;大型風(fēng)機(jī)葉片氣動(dòng)性能計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

4 李俊;大型風(fēng)電機(jī)組整機(jī)及關(guān)鍵部件仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];重慶大學(xué);2011年

5 王曉東;大型雙饋風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)載荷控制策略研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2011年

6 馬志勇;大型風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

7 葛俊旭;兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2010年

8 劉艷萍;新型無(wú)刷雙風(fēng)輪直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其控制技術(shù)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

9 趙靜;海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)流體動(dòng)力性能數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

10 鄭黎明;并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩控制研究[D];華南理工大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周桂林;水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣彈動(dòng)力學(xué)建模及分析研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

2 宋顯成;大型水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動(dòng)性能計(jì)算與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];蘭州理工大學(xué);2010年

3 羅振;水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪和塔架耦合動(dòng)力學(xué)分析[D];汕頭大學(xué);2011年

4 呂小靜;大型水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動(dòng)性能計(jì)算與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];蘭州理工大學(xué);2011年

5 王欣;水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能與結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析[D];蘭州理工大學(xué);2012年

6 楊梅;水平軸風(fēng)力機(jī)葉片添加襟翼的分析研究[D];西華大學(xué);2011年

7 張慧珍;1.5MW水平軸風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)性能分析[D];西華大學(xué);2011年

8 盛杰;小型水平軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬[D];華中科技大學(xué);2011年

9 焦紅瑞;水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];華北電力大學(xué)（河北）;2010年

10 樊炎星;1.0MW水平軸風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)研究[D];重慶大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2688286