風(fēng)能作為一種無(wú)污染的、清潔的可再生能源,已得到各個(gè)國(guó)家的廣泛關(guān)注。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)風(fēng)能的大力開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為解決能源危機(jī)、環(huán)境問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。近年來(lái)隨著海上風(fēng)電的蓬勃發(fā)展,風(fēng)力機(jī)大型化已經(jīng)成為發(fā)展的主流。葉片長(zhǎng)度的增加使風(fēng)力機(jī)的尾跡流場(chǎng)更加復(fù)雜、氣動(dòng)性能的預(yù)測(cè)難度加大。因此對(duì)大型風(fēng)力機(jī)的尾流場(chǎng)及其氣動(dòng)性能的研究,為進(jìn)一步了解風(fēng)力機(jī)組在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)以及對(duì)新機(jī)組的設(shè)計(jì)研發(fā)有著重要意義。本論文中主要針對(duì)某商用的1.5MW標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的水平軸風(fēng)力機(jī)進(jìn)行研究。按照該水平軸風(fēng)力機(jī)的參數(shù)進(jìn)行三維建模和建立風(fēng)輪的計(jì)算模型,在三種不同風(fēng)速條件下對(duì)風(fēng)輪的尾流場(chǎng)和氣動(dòng)性能的影響進(jìn)行描述和比較,并在計(jì)算過(guò)程中對(duì)殘差值和扭矩值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為了能夠更好的描述風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)的氣動(dòng)特性,分別選取吸力面和壓力面上的壓力場(chǎng)及速度場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比分析,并選取沿翼展方向三個(gè)不同截面周圍流場(chǎng)的壓力和速度做了分析。以相似理論為基礎(chǔ),將1.5MW水平軸風(fēng)力機(jī)的各個(gè)參數(shù)用風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)相似準(zhǔn)則和相似函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行縮比,建立相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算模型。保持雷諾數(shù)和葉尖速比不變,通過(guò)對(duì)葉片和尾跡流場(chǎng)中的壓力、速度等參數(shù)進(jìn)行分析,驗(yàn)證了氣動(dòng)相... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及課題意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀和趨勢(shì)
        1.2.2 國(guó)內(nèi)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 水平軸風(fēng)力機(jī)的基礎(chǔ)理論
    2.1 風(fēng)的基礎(chǔ)理論
        2.1.1 風(fēng)的形成和風(fēng)能密度
        2.1.2 地面邊界層和風(fēng)速廓線
        2.1.3 大氣的湍流強(qiáng)度
    2.2 風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的特征系數(shù)
        2.2.1 實(shí)度和葉尖速比
        2.2.2 翼型所受的力
    2.3 動(dòng)量-葉素理論
        2.3.1 經(jīng)典動(dòng)量-葉素理論與貝茨極限
        2.3.2 修正動(dòng)量-葉素理論
        2.3.3 風(fēng)輪葉片的氣動(dòng)特性計(jì)算
    2.4 Glauert旋渦理論
    2.5 計(jì)算流體力學(xué)的基本理論
        2.5.1 連續(xù)性方程
        2.5.2 Navier-Stokes方程（動(dòng)量守恒方程）
        2.5.3 能量方程
    2.6 湍流模型
        2.6.1 S-A湍流模型
        2.6.2 SSTk-ω（shear-stress-transport）模型
第三章 水平軸風(fēng)力機(jī)的三維實(shí)體建模
    3.1 翼型參數(shù)的轉(zhuǎn)化
        3.1.1 葉片截面的基本參數(shù)
        3.1.2 坐標(biāo)點(diǎn)的空間轉(zhuǎn)換
    3.2 用Pro/E軟件創(chuàng)建三維實(shí)體葉片
    3.3 水平軸風(fēng)力機(jī)的相似理論
        3.3.1 流體中的相似理論
        3.3.2 水平軸風(fēng)力機(jī)的相似準(zhǔn)則
第四章 水平軸風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)的數(shù)值模擬
    4.1 Gambit簡(jiǎn)要介紹
        4.1.1 水平軸風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)計(jì)算域的網(wǎng)格劃分
        4.1.2 指定邊界條件
    4.2 水平軸風(fēng)力機(jī)的流場(chǎng)模擬
        4.2.1 Fluent軟件簡(jiǎn)要介紹
        4.2.2 設(shè)置模擬參數(shù)
    4.3 判定流場(chǎng)的收斂性
        4.3.1 殘差曲線
        4.3.2 風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)的速度和壓力云圖分析
第五章 風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能分析
    5.1 功率計(jì)算
    5.2 葉片表面壓力分析
    5.3 葉片表面速度分析
    5.4 實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比
        5.4.1 數(shù)值模擬結(jié)果
        5.4.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果
        5.4.3 結(jié)果對(duì)比分析
總結(jié)和展望
    1 總結(jié)
    2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A：攻讀學(xué)士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于面元法的水平軸風(fēng)力機(jī)數(shù)值模擬[J]. 仇永興,康順.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2012(02)
[2]基于速度勢(shì)面元法的風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪三維氣動(dòng)性能預(yù)估[J]. 劉洋,李宇紅,蔣洪德.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(12)
[3]基于時(shí)間推進(jìn)自由尾跡法的水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)特性分析[J]. 周文平,唐勝利,呂紅.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2011(29)
[4]Particle image velocimetry （PIV） measurements of tip vortex wake structure of wind turbine[J]. 肖京平,武杰,陳立,史喆羽.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2011(06)
[5]風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述[J]. 蔣宏春.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2010(09)
[6]兩種自由尾跡模型在風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 沈昕,竺曉程,杜朝輝.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2010(07)
[7]大型風(fēng)機(jī)葉片氣動(dòng)外形參數(shù)計(jì)算及三維建模方法[J]. 靳交通,彭超義,潘利劍,曾竟成.  機(jī)械設(shè)計(jì). 2010(05)
[8]水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的三維數(shù)值計(jì)算[J]. 俞國(guó)華,杜朝輝.  中國(guó)科技論文在線. 2009(10)
[9]基于相似理論的風(fēng)力機(jī)力特性分析[J]. 陳榮盛,張禮達(dá),任臘春.  水力發(fā)電. 2008(06)
[10]風(fēng)力機(jī)葉片的三維非定常氣動(dòng)特性估算[J]. 伍艷,王同光.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2008(01)

博士論文
[1]基于相似理論風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能預(yù)測(cè)研究[D]. 黃宸武.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2012
[2]風(fēng)力機(jī)葉片非定常氣動(dòng)特性的研究[D]. 劉磊.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2012

碩士論文
[1]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]. 王欣.蘭州理工大學(xué) 2012
[2]三維N-S方程數(shù)值求解及S-A湍流模型應(yīng)用研究[D]. 李廣寧.西北工業(yè)大學(xué) 2006
[3]風(fēng)力機(jī)葉片的非定�？諝鈩�(dòng)力特性計(jì)算[D]. 伍艷.南京航空航天大學(xué) 2005



本文編號(hào)：2972142