目前國內(nèi)陸上風(fēng)力機占比較大,主要分布在西北、華北等地,但這兩個地區(qū)也是風(fēng)沙影響較為嚴重的區(qū)域,這意味著風(fēng)力機運行過程中總會受到沙塵顆粒的影響,降低風(fēng)輪的氣動性能,導(dǎo)致發(fā)電量顯著減少。因此,對風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機氣動性能及運行特性的研究分析很有必要。本文采用SST k-ω湍流模型和離散相模型（DPM）對S809翼型進行氣固兩相數(shù)值模擬,分析了不同顆粒屬性對翼型氣動性能的影響;其次采用修正后的葉素動量（BEM）理論對運行在不同工況下的風(fēng)力機進行氣動設(shè)計,分析了風(fēng)沙環(huán)境對風(fēng)力機整機氣動性能的影響;最后針對風(fēng)力機直葉片,研究了顆粒直徑和顆粒質(zhì)量濃度對三維翼型邊界層的影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容如下:（1）加入不同粒徑的沙塵顆粒對翼型進行氣固兩相流數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)在粒徑范圍為5μm³0μm時,隨著顆粒直徑的增大,翼型的升力系數(shù)減小,阻力系數(shù)增大,而在粒徑范圍為30μm¹00μm時,隨著顆粒直徑的增大,翼型的升力系數(shù)增大,阻力系數(shù)減小,其中粒徑約為30μm的顆粒使翼型的升力系數(shù)取最小值,阻力系數(shù)取最大值。（2）加入不同質(zhì)量濃度的沙塵顆粒對翼型進行氣固兩相流數(shù)值模擬,... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

008-2019中國風(fēng)電新增及累計并網(wǎng)量（單位：萬千瓦）

碩士學(xué)位論文3破壞農(nóng)作物生長，污染環(huán)境，給國民經(jīng)濟建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全造成嚴重的損失和極大的危害，最重要的是也會對位于西北地區(qū)和華北北部地區(qū)的陸上風(fēng)電項目造成嚴重的影響，致使研究者在設(shè)計和制造風(fēng)力機時不得不考慮風(fēng)沙天氣。沙塵顆粒對風(fēng)力機的影響主要有以下幾個方面：1）.沙塵顆粒與空氣的氣流相互作用會影響空氣的湍流特征，進一步對風(fēng)力機葉片表面的邊界層造成一定的影響；2）.風(fēng)裹挾著沙塵顆粒運動使得能量發(fā)生轉(zhuǎn)移，進而改變風(fēng)力機葉片的氣動性能和其周圍的繞流流場；3）.沙塵顆粒撞擊在葉片表面，使得風(fēng)力機葉片發(fā)生侵蝕磨損，降低風(fēng)力機葉片的使用壽命，進而降低風(fēng)輪對風(fēng)能的捕獲能力。因此，由于風(fēng)沙天氣在西北地區(qū)和華北地區(qū)普遍存在，其造成的影響也已經(jīng)引起了人們的普遍重視。風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機的相關(guān)研究成為風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的迫切要求，是開展風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機設(shè)計及優(yōu)化的重要基礎(chǔ)，同時也是改善風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機運行特性和提高風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機風(fēng)能利用率的科學(xué)依據(jù)，因此風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機的相關(guān)研究具有重要的理論和實踐意義。圖1.2我國風(fēng)資源分布圖1.3沙塵暴天氣1.3研究現(xiàn)狀1.3.1葉片氣動設(shè)計研究現(xiàn)狀風(fēng)力機氣動外形設(shè)計決定著風(fēng)力機功率特性和氣動載荷特性，因此國內(nèi)外諸

碩士學(xué)位論文3破壞農(nóng)作物生長，污染環(huán)境，給國民經(jīng)濟建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全造成嚴重的損失和極大的危害，最重要的是也會對位于西北地區(qū)和華北北部地區(qū)的陸上風(fēng)電項目造成嚴重的影響，致使研究者在設(shè)計和制造風(fēng)力機時不得不考慮風(fēng)沙天氣。沙塵顆粒對風(fēng)力機的影響主要有以下幾個方面：1）.沙塵顆粒與空氣的氣流相互作用會影響空氣的湍流特征，進一步對風(fēng)力機葉片表面的邊界層造成一定的影響；2）.風(fēng)裹挾著沙塵顆粒運動使得能量發(fā)生轉(zhuǎn)移，進而改變風(fēng)力機葉片的氣動性能和其周圍的繞流流場；3）.沙塵顆粒撞擊在葉片表面，使得風(fēng)力機葉片發(fā)生侵蝕磨損，降低風(fēng)力機葉片的使用壽命，進而降低風(fēng)輪對風(fēng)能的捕獲能力。因此，由于風(fēng)沙天氣在西北地區(qū)和華北地區(qū)普遍存在，其造成的影響也已經(jīng)引起了人們的普遍重視。風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機的相關(guān)研究成為風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的迫切要求，是開展風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機設(shè)計及優(yōu)化的重要基礎(chǔ)，同時也是改善風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機運行特性和提高風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機風(fēng)能利用率的科學(xué)依據(jù)，因此風(fēng)沙環(huán)境中風(fēng)力機的相關(guān)研究具有重要的理論和實踐意義。圖1.2我國風(fēng)資源分布圖1.3沙塵暴天氣1.3研究現(xiàn)狀1.3.1葉片氣動設(shè)計研究現(xiàn)狀風(fēng)力機氣動外形設(shè)計決定著風(fēng)力機功率特性和氣動載荷特性，因此國內(nèi)外諸

【參考文獻】：
期刊論文
[1]風(fēng)沙對風(fēng)力機翼型繞流及其氣動性能的影響[J]. 李仁年,趙振希,李德順,李銀然,陳霞,于佳鑫.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2018(14)
[2]河西西部工業(yè)區(qū)PM10質(zhì)量濃度分布特征及其與氣象要素關(guān)系研究[J]. 任桂萍,喬戈,王扶斌,柯偉.  黑龍江氣象. 2018(02)
[3]Effects of the particle Stokes number on wind turbine airfoil erosion[J]. Deshun LI,Zhenxi ZHAO,Yinran LI,Qing WANG,Rennian LI,Ye LI.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2018(05)
[4]風(fēng)沙環(huán)境下風(fēng)力機葉片沖蝕磨損的數(shù)值研究[J]. 李德順,王成澤,李銀然,李仁年,馬瑞潔.  太陽能學(xué)報. 2018(03)
[5]風(fēng)力機葉片設(shè)計方法的研究[J]. 徐凱,吳東垠.  重慶工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(05)
[6]轉(zhuǎn)捩對壓縮拐角激波/邊界層干擾分離泡的影響[J]. 童福林,李新亮,唐志共,朱興坤,黃江濤.  航空學(xué)報. 2016(10)
[7]風(fēng)沙環(huán)境對NACA-0012翼型氣動性能的影響[J]. 李德順,董麟,劉宜,李仁年,李銀然,孟海建.  蘭州理工大學(xué)學(xué)報. 2015(06)
[8]轉(zhuǎn)捩點位置對風(fēng)力機翼型氣動特性影響[J]. 高月文,李春,高偉,聶佳斌.  太陽能學(xué)報. 2014(10)
[9]基于改進BEM理論的水平軸風(fēng)力機氣動性能預(yù)測[J]. 郭琪琪,劉雄偉,凡盛.  機械設(shè)計與研究. 2013(04)
[10]風(fēng)力機翼型繞流分析邊界層方法與應(yīng)用:二維流動[J]. 戴韌,金科逸,張國強,姚迪.  工程熱物理學(xué)報. 2010(11)

博士論文
[1]磨蝕對水平軸風(fēng)力機氣動性能的影響研究[D]. 王燕.蘭州大學(xué) 2017
[2]風(fēng)力機非定常氣動特性及優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 王海鵬.大連理工大學(xué) 2017
[3]風(fēng)力機葉片非定常氣動特性的研究[D]. 劉磊.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2012
[4]風(fēng)力機專用翼型及葉片關(guān)鍵設(shè)計理論研究[D]. 張石強.重慶大學(xué) 2010

碩士論文
[1]中國西北地區(qū)沙塵質(zhì)量濃度的地基遙感研究[D]. 華雯麗.蘭州大學(xué) 2018
[2]基于顆粒Stokes數(shù)的風(fēng)力機葉片沖蝕磨損特性研究[D]. 趙振希.蘭州理工大學(xué) 2018
[3]風(fēng)沙環(huán)境下顆粒對風(fēng)力機翼型氣動性能的影響研究[D]. 金俊俊.蘭州理工大學(xué) 2017
[4]不同雷諾數(shù)下孤立翼型分離流動的數(shù)值模擬[D]. 艾國遠.重慶大學(xué) 2017
[5]風(fēng)沙環(huán)境下風(fēng)力機葉片及翼型的邊界層特性研究[D]. 李秋燕.蘭州理工大學(xué) 2016
[6]風(fēng)沙環(huán)境下風(fēng)力機葉片的沖蝕磨損特性研究[D]. 王成澤.蘭州理工大學(xué) 2016
[7]風(fēng)沙環(huán)境下風(fēng)力機翼型的氣固兩相流動特性研究[D]. 董麟.蘭州理工大學(xué) 2014
[8]風(fēng)力機結(jié)冰翼型的氣動性能分析及優(yōu)化設(shè)計[D]. 蔣傳鴻.重慶大學(xué) 2014
[9]風(fēng)沙環(huán)境下水平軸風(fēng)力機的氣動特性研究[D]. 范向增.蘭州理工大學(xué) 2014



本文編號：3453369