本文針對大型水平軸風力機的結構和運行特點,應用空氣動力學理論和現(xiàn)代較為精確的風力機片條理論,對大型水平軸風力機的氣動優(yōu)化設計、氣動阻尼、載荷計算、動態(tài)失速等方面進行了研究。論文主要內(nèi)容如下: 研究風輪氣動總體優(yōu)化設計方法,采用較精確的片條理論(Strip Theory)計算風力機氣動性能,以槳葉各截面弦長和扭角為設計變量,綜合考慮了槳葉截面翼型氣動特性、槳葉截面之間的約束和風場風速的年分布情況,以風力機的年能量輸出最大為設計目標,用復合形法進行全局尋優(yōu),對風力機槳葉外形進行優(yōu)化。通過設計實例,使用該方法設計的槳葉,對比商業(yè)化槳葉,外型結構合理且具有良好的氣動性能。 根據(jù)風力機空氣動力學、材料力學、振動力學基本原理,在已有的紊流風場模型、風力機氣動計算模型上,引入氣動阻尼模型、動態(tài)失速模型,分析和計算風力機葉片截面處的氣動阻尼和葉片模態(tài)阻尼。 采用英國GH公司的“Bladed for Windows”軟件,對1.5MW水平軸風力機葉片的穩(wěn)態(tài)載荷和動態(tài)載荷進行了計算。得到了葉片關鍵截面處的載荷,并找出了根部的最大載荷。 在Beddoes-Leishman模型的基礎上建立了動態(tài)失速模型。Beddoes-Leishman模型是一種“半經(jīng)驗”模型,其參數(shù)可根據(jù)不同情況進行調(diào)整。本文在確立了計算方法和過程后,通過對計算結果的對比,確定了風力機動態(tài)失速情況下模型中參數(shù)的數(shù)值。模型把失速過程中流經(jīng)葉片的氣流按其狀態(tài)分為吸附流和分離流,通過分析這兩種氣流對葉片的影響來建立新模型。由新模型確定的算法較簡便,計算得到的葉片動態(tài)性能參數(shù)與實驗數(shù)據(jù)有較好的吻合。
【學位單位】：汕頭大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2009
【中圖分類】：TK83
【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 引言
    1.1 選題背景及意義
        1.1.1 全球風力發(fā)電概況
        1.1.2 迅猛發(fā)展的中國風電
        1.1.3 風力機設計與制造技術發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.4 本課題的意義
        1.1.5 國內(nèi)外風力機失速特性研究現(xiàn)狀
    1.2 論文主要內(nèi)容
第二章 風力機葉片氣動設計及優(yōu)化理論
    2.1 風輪總體參數(shù)
    2.2 水平軸風力機氣動設計理論
        2.2.1 動量理論
        2.2.2 葉素理論
        2.2.3 有限葉片數(shù)影響
        2.2.4 葉尖損失修正
        2.2.5 輪轂損失
        2.2.6 葉柵效應
        2.2.7 失速修正
        2.2.8 片條理論
    2.3 Glauert優(yōu)化設計方法
    2.4 Wilson方法
    2.5 風力機氣動優(yōu)化設計理論
        2.5.1 風力機的動態(tài)氣動計算模型
        2.5.2 總體優(yōu)化設計數(shù)學模型
        2.5.3 1.5MW風力機葉片的氣動優(yōu)化設計
    2.6 風力機風輪的氣動性能計算
        2.6.1 氣動載荷分析理論
        2.6.2 1.5MW風力機風輪的穩(wěn)態(tài)氣動性能計算
        2.6.3 1.5MW風力機風輪的動態(tài)氣動性能計算
第三章 風力機葉片氣動阻尼計算
    3.1 氣動阻尼模型
        3.1.1 翼型方式
        3.1.2 功率推力方式
        3.1.3 單葉片的模態(tài)阻尼
第四章 風力機葉片載荷計算
    4.1 坐標系統(tǒng)確定
    4.2 載荷分析
        4.2.1 氣動載荷計算
        4.2.2 重力引起的載荷
        4.2.3 離心力引起的載荷
    4.3 安全系數(shù)
    4.4 1.5MW葉片載荷分析實例
        4.4.1 分析依據(jù)
        4.4.2 載荷計算所需的初始參數(shù)
        4.4.3 穩(wěn)態(tài)載荷計算
        4.4.4 動態(tài)載荷計算
第五章 風力機動態(tài)失速模型
    5.1 動態(tài)失速現(xiàn)象
    5.2 動態(tài)失速模型
        5.2.1 吸附流(Attached flow)
        5.2.2 分離流(Separated flow)
    5.3 計算過程及結果分析
        5.3.1 計算過程
        5.3.2 計算結果及分析
總結與展望
參考文獻
符號說明
致謝
碩士期間發(fā)表的論文
個人簡歷

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 趙明安;風力機葉片阻尼減振動態(tài)特性研究[D];太原科技大學;2012年

本文編號：2828162