叶尖小翼对风力机流场及振动特性的影响研究

发布时间：2020-11-01 16:28

　　 风能是新能源中十分重要的一种,其总量巨大,绿色无污染,也是近几年发展十分迅速且极具利用价值的一种。但风力发电与传统发电相比,其制造成本高且效率低下,提高发电效率一直是现代风力机理论不断探索的方向。因此,本文以10kw水平轴风力机为研究对象,运用Fluent对带不同尺寸的平板小翼风力机进行数值模拟,分析不同的叶尖小翼对风力机的流场特性及振动特性的影响,得出带小翼风力机功率放大特性机理。本文主要研究内容有:1.基于Ansys Workbench平台,运用Fluent模块对有无小翼风力机进行数值模拟,将直叶片与带小翼叶片的风力机进行对比,研究其速度场、压力场及叶尖绕流对于风力机功率的影响,得出带小翼风力机功率放大特性的机理。对不同的带小翼的风力机叶片在不同速度场下进行数值模拟,找出功率放大特性最优的叶片。2.对有无小翼的风力发电机单叶片进行模态分析及单向流固耦合下的预应力模态分析,得出各叶片的固有频率及各阶模态振型下的最大变形量和最大预应力,结果表明叶片加小翼及所加小翼的尺寸对叶片最大变形量和最大预应力的影响大于单向耦合风压预应力对叶片的影响。3.基于Workbench平台,运用Fluent模块与Transient Strural模块对有无小翼叶片进行双向耦合分析,获取叶片与流场的动态响应特性,分析叶尖小翼对风力机双向耦合振动特性的影响。本文为添加叶尖小翼对小型风力机气动性能及振动特性的影响提供了有效的参考方法,所得结果对于带小翼风力机叶片的设计和安全稳定运行具有重要的参考价值和实际工程意义。
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TK83
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 风力发电的研究背景与发展历程
    1.2 风力机功率放大特性的研究现状
    1.3 风力机叶片流固耦合研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 风力机空气动力学及计算流体力学理论
    2.1 风机空气动力学基础理论
    2.2 计算流体力学理论
        2.2.1 Ansys Fluent软件介绍
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 湍流模型
第3章 叶尖小翼对风力机功率放大及流场特性的影响
    3.1 几何模型的建立
    3.2 计算区域选取及网格的划分
    3.3 边界条件及求解参数设置
        3.3.1 边界条件的设置
        3.3.2 求解参数设置
    3.4 计算结果及分析
        3.4.1 功率放大特性分析
        3.4.2 叶尖小翼对流场特性的影响
    3.5 本章小结
第4章 叶尖小翼对风力机叶片模态特性的影响
    4.1 叶片模态分析理论
    4.2 叶片模态分析参数设置
    4.3 计算结果及分析
    4.4 本章小结
第5章 叶尖小翼对风力机叶片流固耦合特性的影响
    5.1 叶片双向流固耦合分析理论
    5.2 叶片双向流固耦合分析参数设置
    5.3 叶片双向流固耦合计算结果及分析
    5.4 本章小结
总结与展望
    工作总结
    工作展望
参考文献
致谢
附录

【参考文献】

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本文编号：2865798