风力机动态失速模型的研究及其在性能预测中的应用

发布时间：2020-04-23 04:47

【摘要】： 风能作为一种取之不尽、用之不竭的新型能源具有良好的应用前景和开发潜力。我国的风能资源比较丰富,大力发展风电符合我国确立的可持续性发展的战略要求。近年来,将空气动力学的理论应用于风力机设计的研究逐步深入,计算机技术和计算流体力学的发展为提高水平轴风力机研究水平提供了有利条件。风力机的气动性能预测是风力机研究者面临的最困难的工作之一,也是风力机设计的必要步骤。准确预测直接影响到风力机的工作寿命及经济成本。自然界风的不稳定性及叶片流场的三维特性在一定程度上都增加了风力机气动性能预测的难度。本文的工作如下: 1.分析L-B(Leishman-Beddoes)动态失速模型,结合Du-Selig静态失速模型中对分离点三维修正的方法,进行三维旋转修正,编写相应的计算程序。计算翼型S809在不同平均攻角不同缩减频率下的动态失速性能,并与实验数据进行比较。 2.将以上的L-B动态失速模型耦合进课题组水平轴风力机气动性能预测程序中,对美国可再生能源实验室的水平轴风力机在不同偏航角度下的气动性能进行预测,并实验数据进行比较。 3.采用多流管模型对垂直轴风力机气动性能进行预测,利用多流管模型计算某公司的垂直轴风力机气动特性。并对多流管模型进行修正,改善收敛性能。 4.基于垂直轴风力机的运行原理,有效攻角沿不同周向位置变化,对多流管模型利用动态失速模型进行修正,并对Sandia国家实验室17m垂直轴风力机进行气动性能预测,并与实验数据进行对比。
【图文】：

叶型,适用于,叶片,尺寸

并增加弦长以达到中等风速时的最佳的风轮性能。这一设计方法力机年平均的能量输出大大增加[17]。入 90 年代以来，随着计算流体力学水平的提高，各种叶片几何优现。采用粘性-无粘的迭代数值计算，或是叶片表面边界层的分析流、转捩点的确定)，，各截面气动参数的准确确定，实现了在一定佳的叶片几何形状设计[18]。

升力系数,叶片,径向,预测值

以看到在没有发生失速前的叶片气动性能和叶片在二一致，但是风力机叶片旋转时的升力系数并没有像二速后下降，而且在不同径向位置叶片的最大升力系数升力系数最大达到 2.4 且基本上没有下降的趋势。而系数逐渐降低。从叶片升阻力系数的预测值和实验值机功率输出峰值预测和实验值间的差别，因此使用更系数的预测值和实验值的比较来说明问题。从图 1-20。时最大推力系数的试验值为预测值的 3 倍，由此知大的原因。图 1-5 为叶片在叶高为 63%时的实际扭矩对比。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK83

【参考文献】