浓缩风能装置流场仿真与结构优化

发布时间：2017-11-17 12:30

  本文关键词：浓缩风能装置流场仿真与结构优化

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【摘要】：浓缩风能型风力发电机组是使自然风通过浓缩风能装置将稀薄的、非稳定的风能浓缩加速、整流和均匀化后驱动风轮旋转发电的一种风力发电设备,它主要由浓缩风能装置、发电机、风轮、尾翼、回转体、塔架等部件组成。其中浓缩风能装置是该种机组的主要部件之一,它的结构直接影响了机组输出功率的大小。该装置主要由三段组成,前段为收缩管,中段为中央圆筒,后段为扩散管。低密度和高湍流度的流体通过装置时,流体被加速、整流和均匀化后得到高品质的流体,然后驱动风轮旋转发电,得到高质量的电能。为了提高浓缩风能装置的浓缩效率,以浓缩风能装置为研究对象,应用三维建模软件和CFD软件分别建立几何模型与网格模型,应用FLUENT进行数值模拟,主要进行了以下工作。(1)验证应用于浓缩风能装置内部流场数值模拟方法的可行性。对文献中与浓缩风能装置有相似结构的聚风装置建立几何模型和网格模型,对其内部流场进行仿真分析,将数值模拟结果与它的实验结果进行对比分析。结果表明：数值模拟结果与实验结果两者有较好的吻合性,由此验证了研究中应用的数值模拟方法具有可行性；(2)研究不同的湍流模型对浓缩风能装置内部流场特性的影响。对浓缩风能装置建立几何模型和网格模型,采用相同的数值模拟方法,选择Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、标准k一ω模型和雷诺应力模型(RSM)这四种湍流模型进行浓缩风能装置内部的流场仿真分析。结果表明：标准k-ω模型更适用于浓缩风能装置内部流场的数值模拟；(3)研究浓缩风能装置结构的不同几何参数对其内部流场的影响。分别对不同的收缩角度、扩散角度和中央圆筒长度的浓缩风能装置内部流场进行仿真分析。结果表明：扩散角度的大小对内部流场特性的影响最大,当扩散角度为80°且保持扩散管长度为原设计值322mm时,内部流场有最大的流速26.16m/s；(4)研究不同的来流风速对浓缩风能装置内部流场的影响。在不同的来流风速下,对一个有较好流场特性的浓缩风能装置模型进行内部流场特性仿真分析。结果表明,流场的最大流速与来流风速的大小成线性关系。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 徐丽娜;田德;王海宽;盖晓玲;王利俊;;浓缩风能型风力发电机性能分析及前景展望[J];农村牧区机械化;2007年01期

2 亢燕茹;田德;王海宽;韩巧丽;时燕;孙云峰;张春友;;浓缩风能型风力发电机的改进研究[J];农业工程技术(新能源产业);2008年01期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 王向前;杨校刚;张晓君;;不同有限元网格数对船体数值模拟的影响[A];第四届全国船舶与海洋工程学术会议论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 马广兴;浓缩风能装置流场风切变特性实验研究[D];内蒙古农业大学;2013年

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本文编号：1196054