最近幾年,隨著人們對海上風(fēng)能的探索,海上漂浮式風(fēng)機(jī)得到了快速發(fā)展。浮式風(fēng)機(jī)在海上運行時受風(fēng)和浪的作用會產(chǎn)生平移和旋轉(zhuǎn)運動,風(fēng)機(jī)的運動會對發(fā)電效率產(chǎn)生重要影響。除此之外,浮式風(fēng)機(jī)縱蕩和縱搖運動將會加劇葉片和塔架之間的相互作用。對于陸上風(fēng)機(jī),為了減小葉片和塔架之間的相互作用,在風(fēng)機(jī)安裝時使風(fēng)機(jī)有一個5度的仰角。對于浮式風(fēng)機(jī),受風(fēng)浪的耦合作用,風(fēng)機(jī)將無法保持平衡,因此陸上風(fēng)機(jī)的5度仰角可能不在適用于浮式風(fēng)機(jī)。本文使用商業(yè)CFD計算軟件STAR-CCM+來模擬固定式風(fēng)機(jī)和浮式風(fēng)機(jī)在不同仰角下的氣動性能。本文使用了兩種風(fēng)機(jī),一種為DTU-10MW風(fēng)機(jī)模型,另一種為NRELSMW風(fēng)機(jī)。DTU-10MW風(fēng)機(jī)主要用于網(wǎng)格收斂性驗證,NREL 5MW風(fēng)機(jī)主要用于風(fēng)機(jī)氣動力性能的模擬。首先,使用不同的網(wǎng)格密度來模擬DTU-10MW風(fēng)機(jī),并將計算得到的推力和扭矩與風(fēng)洞實驗值進(jìn)行對比,以此來確定網(wǎng)格是否收斂。同時,也對STAR-CCM+造波的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗證。然后研究了仰角對固定式風(fēng)機(jī)氣動性能的影響,對比不同仰角下風(fēng)機(jī)的推力和功率,并分析了仰角是如何影響風(fēng)機(jī)的推力和功率。研究發(fā)現(xiàn),仰角是通過改變?nèi)~片截面翼型的... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式

１．２研究現(xiàn)狀??浮式風(fēng)機(jī)的概念于２０世紀(jì)７０年代由Ｈｅｒｏｎｅｍｕｓ提出，當(dāng)時由于技術(shù)的制約，直到??９０年代浮式風(fēng)機(jī)才開始發(fā)展應(yīng)用。海上浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由系泊系統(tǒng)、支撐平臺系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)??系統(tǒng)三部分組成。風(fēng)機(jī)在海上運行時，在風(fēng)和浪的作用下會產(chǎn)生六自由度（縱蕩、垂蕩、??橫蕩、縱搖、橫搖、艏搖）運動。其中縱蕩和縱搖運動對浮式風(fēng)機(jī)氣動性能影響最大，??會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的推力和功率產(chǎn)生周期性的波動，同時風(fēng)機(jī)推力和功率的平均值會有所降低。??艏搖運動將會減小風(fēng)機(jī)的受風(fēng)面積，從而降低風(fēng)機(jī)的推力和功率。逆風(fēng)的縱蕩運動會增??加風(fēng)機(jī)的相對來流風(fēng)速，從而增加了風(fēng)機(jī)葉片和塔架之間的相互作用，葉片和塔架之間??的相互作用是葉片結(jié)構(gòu)損壞的一個誘因，因此浮式風(fēng)機(jī)的六自由度運動將會對風(fēng)機(jī)的氣??２??

。。法的思想為：先將計算區(qū)域近似離散成有限個互不重疊的網(wǎng)格。圍繞每個網(wǎng)格點取一系??列互不重疊的控制單元，每個控制體單元中包含一個節(jié)點。然后將待求流動量設(shè)置在網(wǎng)??格節(jié)點上，利用流動量守恒定律對每個控制體單元進(jìn)行積分，導(dǎo)出一組離散格式并對它??進(jìn)行求解，最后得到流動的數(shù)值解。??２．１數(shù)值理論??２．１．１控制方程??流體力學(xué)基本方程組包括連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒）、運動方程（動量守恒）、能量方??程（能量守恒）和狀態(tài)方程［２５］。??在笛卡爾坐標(biāo)系下，設(shè)在時刻ｔ，流場中任意一點處，取固定不動的微六面??體單元（控制體），如圖２．１所示。流體中微六面體單元的邊長為＜５；ｃ、Ｊｚ，設(shè)流體??密度為ｐ，某一流動量為在汾時間內(nèi)從ｘ?＝々的辦＆面上流入的流動量為??／？和汾心，而從＝?＋辦的心面上流出的流動量為辦｜汾辦＆。??對于面和面上流入和流出的流動量０也可以得到完全類似的表達(dá)式。??．－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]海上風(fēng)機(jī)氣動性能和浮式平臺水動力計算分析[D]. 趙文超.上海交通大學(xué) 2015
[2]基于Richardson外推法的CFD網(wǎng)格誤差研究[D]. 石磊.華北電力大學(xué)（北京） 2011



本文編號：3219231