考虑旋转效应的风力机三维非定常空气动力特性研究

发布时间：2020-04-10 13:04

【摘要】：风力机叶片的气动性能计算是风力机研发设计面临的重要难题之一,而风力机总是运行在非定常流环境中,因此有必要研究风力机叶片的非定常气动载荷计算问题。 本文首先建立风力机整机结构的空M坐标系,将定常动量叶素理论推广到非定常状态下的应用情形,其次介绍了L-B动态失速模型分别在附着流、分离流及动态失速涡脱落下的模拟特性,并修正了弦向力及俯仰力矩系数的计算公式,给出S809翼型在振荡条件下的非定常计算结果,与OSU实验数据对比,吻合良好。 为了考虑风力机运行时叶片产生的旋转效应,引进Du-Selig三维失速延迟模型,以UAE风力机为研究对象进行了定常计算验证,发现在叶片的内侧区域失速模型具有较好的预测能力,而在叶片外侧区域计算误差较大。 最后在非定常L-B动态失速模型中耦合Du-Selig失速延迟模型,以非定常动量叶素理论提供气动数据输入,给出了一套水平轴风力机叶片非定常气动性能的计算方法。对处于偏航条件下的NREL/UAE两叶片上风向失速型风力机进行了计算,将计算结果同非定常实验数据作比较,可以看出模型总体上具有捕捉非定常气动特性的能力,在某些情况下计算存在较大误差,需进一步改进或者限定模型的应用范围。 本文所做的研究工作可为风力机的研发设计及气动性能评价提供理论参考依据,在工程计算领域具有一定的指导意义。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK83

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本文编号：2622261