风力机偏航三维气动性能面元法预测

发布时间：2021-08-26 03:37

　　面对日益突出的能源紧缺和环境污染问题,世界各国开始关注清洁可再生能源的发展。风能作为清洁能源的一种,以良好的前景和开发潜力成为大部分国家的首选。我国风能资源丰富,大力发展风能符合我国可持续性发展战略的要求。风能利用技术随即受到重视。近年来,空气动力学理论越来越广泛且深入的用于风力机气动设计,以提高风力机的气动性能。考虑到在实际风场中,来流风速方向不断变化,导致水平轴风力机在大多数情况下工作于偏航工况。偏航工况运行使得风力机气动性能更加复杂,对风力机偏航工况下气动特性的研究具有迫切和重要的意义。本文以面元法理论为基础,MEXICO风轮模型和实验数据为支撑,采用Fortran语言编写计算程序,以较少的计算机资源实现快速预测MEXICO风轮偏航工况下气动特性,并与实验值对比分析,进一步提高预测精度。面元法结合预定尾迹法能更快速地预测风力机气动性能。结合理论与实验等经验,本文提出一种风力机尾迹模型,并验证了尾迹的准确性。同时,对比分析了等压库塔条件和Morino库塔条件的应用结果,并最终选择了更适合本文模型的Morino库塔条件。本文计算了不同来流风速10m/s、15m/s、18.1m/s、2... 

【文章来源】：扬州大学江苏省

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１全球风电装机容量??

１．１研究背景??随着社会的发展，能源与环境问题日益严重，清洁可再生能源的研究与开发己受到国政府的重视。由太阳能福射产生的温差而生成的风能是一种清洁的可再生能源。据估计，??全球风能理论蕴藏量为２．７４ｘ１〇９ＭＷ，可开发利用的风能为２ｘ１〇７ＭＷ，是地球上水能１０倍，只要很好的利用地球上１％的风能就能满足全球能源的需要，而且风能开发利用成本比太阳能开发利用的成本要低Ｗ，随着技术的发展，风力发电的成本不断降低，相于２０世纪８０年代减少了六分之五Ｗ。与水利发电相比较，风力发电建设不需要进行移搬迁工程，也不会带来地质灾害隐患。所Ｗ风力发电成为近２０年发展速度最快，最具潜力的新能源，近１０年的增长率达到了?６００％。图１为世界风能协会（ＷＷＥＡ）?２０１４统计数据，显示了全球风电装机容量发展概况，２０１４年全球新增风电装机容量５２．５ＧＷ，比增长４４％，全球累计风电装机容量３７１．３ＧＷ，同比增长１６．６％。??

?——巧计??图１全球风电装机容量??图２是中国风能协会２０１４年会报告中给出的２０１４年全球各大洲风电装机容量及新??增装机容量对比图，可Ｗ看出亚洲新增和累计风电装机容量超过欧洲，非洲风电市场实现??首次飞跃。??

【参考文献】：
期刊论文
[1]偏航角对风力机气动性能的影响[J]. 石亚丽,左红梅,杨华,周捍珑,沈文忠.  农业工程学报. 2015(16)
[2]基于涡尾迹方法的风力机气动性能分析[J]. 刘燕,李少华,岳巍澎.  计算力学学报. 2015(03)
[3]基于自由涡方法的风轮偏航气动特性研究[J]. 仇永兴,康顺.  空气动力学学报. 2015(02)
[4]基于自由尾迹法的小翼形状对风机气动性能影响分析[J]. 李少华,刘燕,岳巍澎.  空气动力学学报. 2015(01)
[5]基于预定涡尾迹法的风力机性能研究[J]. 栾忠骏,李春,叶舟.  能源工程. 2014(04)
[6]全球能源格局中的中国能源形势与挑战—哈佛大学中国能源问题研究综述[J]. 矫梅燕,鲁玺.  风能. 2014(07)
[7]直升机旋翼/机身非定常气动干扰数值分析[J]. 谭剑锋,王浩文.  空气动力学学报. 2014(03)
[8]一种风力机气动计算的全自由涡尾迹模型[J]. 许波峰,王同光.  计算力学学报. 2013(06)
[9]不同湍流模型对MEXICO风力机气动性能预测精度的研究[J]. 徐浩然,杨华,刘超,洪泽东.  中国电机工程学报. 2013(35)
[10]新翼型风力机叶片综合性能的实验研究[J]. 刘雄飞,汪建文,代元军,朱晓婷,车飞,苗磊,范振红.  自动化应用. 2013(11)

博士论文
[1]水平轴风力机三维空气动力学计算模型研究[D]. 王强.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
[2]时间步进自由尾迹方法建模及水平轴风力机气动性能分析[D]. 周文平.重庆大学 2011
[3]风力机定常与非定常气动问题的数值模拟研究[D]. 范忠瑶.华北电力大学（北京） 2011
[4]水平轴风力机尾流结构及空气动力学性能的研究[D]. 杨瑞.兰州理工大学 2009

硕士论文
[1]风电场中风力机尾流模型研究[D]. 张镇.华北电力大学 2012
[2]风电场建模和仿真研究[D]. 孙建锋.清华大学 2004



本文编号：3363466