小型水平轴风力机的优化设计和数值模拟

发布时间：2021-01-01 07:09

　　本文利用了CFD流体计算软件,以2KW小型定桨距水平轴风力机为研究对象,对风力机专用翼型以及风力机风轮的气动性能进行了数值模拟研究。机翼翼型的选择好坏直接影响风力机的损失大小,直接影响叶轮的空间结构。论文在对相同厚度的翼型优化的基础上,展开设计风力机,对三维模型CFD分析,给出相应分析结果。选取三种具有相同相对厚度（相对厚度为21%）但形状不相同的常用风力机翼型NACA0021,NACA63421和NREL-S809（简称为S809）,进行二维建模和网格划分,对比三种翼型形状上的差异,并利用Fluent取雷诺数等于5.5×105时对其空气动力学性能进行数值模拟和分析,得到不同攻角下三种翼型的升阻力系数和升阻比,并和实验数据进行对比验证。通过数值结果相互比较分析,给出同相对厚度风力机翼型气动性能。以Wilson理论为基础,对2KW小型定桨距风力机叶片进行了气动设计。在此过程中,考虑了叶尖、叶根损失和轴向、周向干扰因子对叶片最佳性能的影响。然后基于Pro/Engineer三维造型软件实现了风力机叶片及整个风轮实体模型的三维建模。最后,在额定工况和七个非额定工况下,对整个风力机风轮流场进行了... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

流经风轮的流管图

：31827u uidP PPFvηρ= = 由伯努利方程和流体能量连续性方程得到，因此结论通过计算各种涡流的轨迹而进行的性能分析的方法，要的涡流区形成于风轮叶片的下游区域：一个在靠近附近，通过叶片尖部的气流在叶轮旋转的时候，其迹叶片的尾迹涡的形状将成为一条螺旋线，而在轮毂的风轮的速度场，可以用一边界涡替代各个叶片的涡流由图 2-2 表示[30][31]。

1V = V (1 a)面内相对于叶片的角速度为：(1 )2bωΩ+ = + Ω 旋转角速度，rad/s；ω—风轮的旋转角速度，rad径 r 处的切向速度为：U = (1 + b )Ωr 片沿轴向切割成若干个微元段，这里假设每个微个微元段就成为了一个单独的叶素，叶素本身可2-3 所示：


本文编号：2951159