风力机叶片气动特性研究

发布时间：2017-09-01 22:18

  本文关键词：风力机叶片气动特性研究

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【摘要】：随着社会的不断发展进步,能源与环境问题始终是人类不可避免的话题,对可持续的清洁能源的有效利用是我们追寻的目标,因此,储藏量巨大的风能越来越受到各国的重视。将风能转化为电能的风力机得到了十足的发展,其型号广泛,从家用的小型机一直延伸到工业发电的大型机。在来风状态相同时,风力机性能的优劣是影响能量转化效率的重要因素,因此,使风力机在不同的来流风速下保持良好的气动特性,从而以最优的风能利用效率完成能量转换是要达到的目的。风力机的气动性能是叶片表面流场结构引起的,因此对风力机气动性能的研究,即是对其流场与受力等因素的分析。基于此,我们选取了S809翼型及由其作为叶素所构成的风力机叶片PhaseⅥ进行了数值模拟计算。本文首先对S809翼型用流体计算软件Fluent进行了数值模拟计算。分别运用单方程SA模型、双方程标准k-ε模型和三方程k-kl-ω转捩模型计算了攻角为0~20°情况下的气动特性,并将模拟计算结果与实验值进行了对比。其次,对S809翼型沿展向拉伸,用NUMECA计算了三维静止叶片的流场特性,并与二维计算结果和实验值进行了对比。最后,通过PhaseⅥ的叶片参数建模,在ProE软件中生成叶片三维模型,并在NUMECA软件中的Autogrid5中生成计算域网格,用Fine进行三维旋转叶片的数值计算。将计算结果与之前的二维、三维静止叶片及实验数据进行对比,得出彼此间的差异。计算了不同尖速比时叶片的风能利用效率,以及不同来流风速下风力机能量转化效率随风力机转速的变化情况。
【关键词】：S809翼型 PhaseⅥ叶片 气动特性 风能利用效率
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景与意义9
• 1.2 风能利用现状9-12
• 1.3 风力机简介12-14
• 1.4 风力机的研究现状14-17
• 1.4.1 国外的风机设计15
• 1.4.2 国内的风机研究情况15-17
• 1.5 本文的主要工作17-19
• 第二章 数值模拟方法及风力机叶片相关理论19-33
• 2.1 湍流模型19-24
• 2.1.1 湍流的基本方程19-20
• 2.1.2 Spalart-Allmaras单方程模型20
• 2.1.3 标准k-ε 双方程模型20-21
• 2.1.4 k-kl-ω 转捩模型21-24
• 2.2 风力机叶片相关理论24-32
• 2.2.1 一维动量理论25-27
• 2.2.2 动量叶素理论27-32
• 2.3 涡流理论32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 二维翼型与三维静止叶片的气动特性分析33-49
• 3.1 S809翼型概述33-34
• 3.2 计算模型的建立34-38
• 3.2.1 物理模型35
• 3.2.2 网格划分35-36
• 3.2.3 数学模型的选取36
• 3.2.4 初值条件设置36-38
• 3.3 计算结果的处理与分析38-45
• 3.3.1 升阻力系数与实验值的对比38-39
• 3.3.2 流场分析39-45
• 3.4 翼型的三维特性分析45-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 三维旋转叶片的气动特性分析49-71
• 4.1、建立计算的物理模型49-52
• 4.1.1 叶片参数及建立叶片模型49-51
• 4.1.2 网格划分51-52
• 4.1.3 条件设置52
• 4.2 计算结果分析52-54
• 4.3 叶片剖面压力系数分布54-60
• 4.4 流场分析60-63
• 4.5 三维旋转效应产生的原因63-64
• 4.6 叶片后部流场分析64-66
• 4.7 气动性能分析66-69
• 4.8 本章小结69-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 总结71-72
• 5.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76

【参考文献】

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1 赵群;王永泉;李辉;;世界风力发电现状与发展趋势[J];机电工程;2006年12期

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本文编号：774718