風(fēng)能作為一種清潔可再生能源,具有廣闊的發(fā)展前景。自然風(fēng)風(fēng)向變化致使風(fēng)輪對風(fēng)不及時,來流風(fēng)載荷不能均勻作用在風(fēng)輪上,變化的流場必然會引起風(fēng)輪結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,其中偏側(cè)風(fēng)是激勵葉片動態(tài)特性改變的一個重要因素。因此,揭示偏側(cè)風(fēng)對風(fēng)輪的影響機理是風(fēng)力機葉片設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要研究課題。本文基于一種瞬態(tài)計算分析葉片動態(tài)特性的數(shù)值研究方法,為偏側(cè)風(fēng)工況下風(fēng)力機葉片設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供新思路。通過構(gòu)建風(fēng)力機整機和計算流體力學(xué)CFX模塊的瞬態(tài)耦合系統(tǒng),針對某翼型風(fēng)力機整機全尺寸物理建模,采用“分區(qū)域加密”的網(wǎng)格劃分方法,捕捉到流場細節(jié)的分布特征及演變規(guī)律,定性定量地分析不平衡氣動力激勵下風(fēng)輪結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的響應(yīng)規(guī)律,用以揭示偏側(cè)風(fēng)工況對葉片結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)的影響。本文主要研究內(nèi)容分為以下三個方面:首先,借助渦量云圖數(shù)據(jù),對近尾跡流場的渦旋進行追蹤和識別,以渦量密集區(qū)個數(shù)為判斷依據(jù),發(fā)現(xiàn)有多個渦旋頻繁出現(xiàn)、消失,而在尾舵靠近中心渦一側(cè)大旋渦的生成居多,在遠離中心渦一側(cè)的旋渦區(qū)域耗散居多;雖然下游兩倍風(fēng)輪直徑處生成較多渦量密集區(qū),但該區(qū)域旋渦的能量偏弱,因此該區(qū)域并非渦量場中能量的主要分布區(qū)。軸向來流時,上游和下游渦... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的與意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內(nèi)容
第二章 風(fēng)力機基礎(chǔ)理論
    2.1 風(fēng)力機空氣動力學(xué)
        2.1.1 葉素動量理論
        2.1.2 塔影效應(yīng)及風(fēng)輪偏航效應(yīng)
        2.1.3 尾跡旋渦
    2.2 風(fēng)力機結(jié)構(gòu)動力學(xué)
        2.2.1 振動基本原理
        2.2.2 風(fēng)力機載荷
        2.2.3 模態(tài)分析
    2.3 流固耦合基礎(chǔ)
        2.3.1 流體控制方程
        2.3.2 固體控制方程
        2.3.3 流固耦合方程
第三章 數(shù)理模型及計算方法
    3.1 數(shù)理模型
        3.1.1 風(fēng)力機建模
        3.1.2 計算域建模
    3.2 網(wǎng)格劃分
        3.2.1 流場網(wǎng)格劃分
        3.2.2 結(jié)構(gòu)場網(wǎng)格劃分
    3.3 邊界條件設(shè)定
    3.4 湍流模型及控制方程
        3.4.1 湍流模型選擇
        3.4.2 控制方程選擇
    3.5 模態(tài)參數(shù)設(shè)置
        3.5.1 風(fēng)力機材料屬性設(shè)置
        3.5.2 結(jié)構(gòu)約束條件
第四章 側(cè)風(fēng)對葉片動態(tài)影響的研究結(jié)果及驗證
    4.1 風(fēng)力機尾跡速度場分析
    4.2 風(fēng)力機尾跡渦量場分析
    4.3 葉片翼型表面壓力分析
    4.4 葉片葉尖變形量分析
        4.4.1 葉尖軸向位移分析
        4.4.2 風(fēng)輪三支葉片葉尖軸向位移分析
        4.4.3 葉尖波動數(shù)據(jù)擬合
        4.4.4 葉尖軸向位移與葉尖渦量隨側(cè)風(fēng)角變化分析
    4.5 偏側(cè)風(fēng)工況下風(fēng)力機PIV及葉片應(yīng)變試驗
        4.5.1 偏側(cè)風(fēng)狀態(tài)下風(fēng)力機PIV試驗
        4.5.2 偏側(cè)風(fēng)狀態(tài)下風(fēng)力機葉片應(yīng)變試驗
結(jié)論
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果



本文編號：2979415