偏航工况下风力机尾流特性分析
发布时间：2021-11-19 00:59
采用基于涡流理论的自由尾迹模型对风力机处于偏航工况下的尾涡结构进行计算,分析其对尾流特性的影响规律。结果表明:风力机偏航运行时,尾涡呈现出非对称的偏斜结构,且尾涡偏斜角大于偏航入流角;尾涡系中,叶片附着涡对尾流的诱导影响主要在轴向和径向方向,近尾迹涡及远尾迹涡对尾流的诱导影响主要在切向和径向方向;尾流区内流动以轴向流动和径向流动为主,尾流区外流动以轴向流动和切向流动为主。
【文章来源】：水力发电. 2018,44(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
自由尾迹模型分析示意
杂晌布ＤＰ图扑愕玫降囊都馕形?置，并与文献［12］由实验得到的前3圈叶尖涡位置进行比较。可以看出，尽管受来流风和自诱导的影响，尾迹结构扰动较明显且呈现一定的卷起趋势，但尾涡位置的计算值和实验值取得了较好的一致，仅仅在第2、3圈尾迹的下风侧低估了轴向位移。对偏航工况时的尾涡结构进行分析时，尾迹偏斜角χ(即尾迹中心线与旋转轴的夹角)是一个重要的参数。对图2的叶尖涡结构进行分析可知，该工况下的尾迹偏斜角约为44°，大于偏航入流角γ，这与文献［3］中的结论是一致的，表明自由尾迹模型是有效的。图230度偏航时叶尖涡位置3.2尾流区横向速度分布风力机尾流区的流动决定着叶片气动载荷及下游风力机的入流情况。图3给出了桨盘平面的下游0.15m处的轴向、切向及径向速度分布。其中尾迹诱导速度表示由近尾迹及远尾迹组成的尾迹涡的诱导速度分量之和，叶片诱导速度表示叶片附着涡的诱导速度分量，合速度由总诱导速度与来流风速相加得到。从图中可以看出，尾流速度沿风轮中心呈现不对称分布，流动的非稳态特性较明显。在y=±2m附近有明显的突变，这是由于叶尖涡的存在对周围流动产生的影响导致的;风轮中心y=0m附近处的速度突变则是由近尾迹区叶根附近的涡格引起的。进一步分析涡系对尾流区的影响发现，叶片附着涡对尾迹区流动的影响主要在轴向和径向方向，对切向流动的诱导影响较小;尾迹涡的诱导影响主要在切向和径向方向，对轴向流动的诱导影响较校从图3b可以看出，尾迹涡对y轴负方向位置的切向诱导影响大于正方向位置的影响，导致尾迹涡整体往y轴负方向偏移，这也解释了3.1节中得到的尾迹偏斜角大于偏航入流角的结论。从图3c可以看出，偏航工况时，尾涡会在尾流区诱导出较大尺度的径向流动。径向流动的存在?
自诱导的影响，尾迹结构扰动较明显且呈现一定的卷起趋势，但尾涡位置的计算值和实验值取得了较好的一致，仅仅在第2、3圈尾迹的下风侧低估了轴向位移。对偏航工况时的尾涡结构进行分析时，尾迹偏斜角χ(即尾迹中心线与旋转轴的夹角)是一个重要的参数。对图2的叶尖涡结构进行分析可知，该工况下的尾迹偏斜角约为44°，大于偏航入流角γ，这与文献［3］中的结论是一致的，表明自由尾迹模型是有效的。图230度偏航时叶尖涡位置3.2尾流区横向速度分布风力机尾流区的流动决定着叶片气动载荷及下游风力机的入流情况。图3给出了桨盘平面的下游0.15m处的轴向、切向及径向速度分布。其中尾迹诱导速度表示由近尾迹及远尾迹组成的尾迹涡的诱导速度分量之和，叶片诱导速度表示叶片附着涡的诱导速度分量，合速度由总诱导速度与来流风速相加得到。从图中可以看出，尾流速度沿风轮中心呈现不对称分布，流动的非稳态特性较明显。在y=±2m附近有明显的突变，这是由于叶尖涡的存在对周围流动产生的影响导致的;风轮中心y=0m附近处的速度突变则是由近尾迹区叶根附近的涡格引起的。进一步分析涡系对尾流区的影响发现，叶片附着涡对尾迹区流动的影响主要在轴向和径向方向，对切向流动的诱导影响较小;尾迹涡的诱导影响主要在切向和径向方向，对轴向流动的诱导影响较校从图3b可以看出，尾迹涡对y轴负方向位置的切向诱导影响大于正方向位置的影响，导致尾迹涡整体往y轴负方向偏移，这也解释了3.1节中得到的尾迹偏斜角大于偏航入流角的结论。从图3c可以看出，偏航工况时，尾涡会在尾流区诱导出较大尺度的径向流动。径向流动的存在使得叶素之间存在较大的干扰，也会影响风力机的失速特性。因此，在将BEM理论用于偏航工况计算时，需要对二维流动假
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自由尾迹和升力面方法的双旋翼悬停气动干扰计算[J]. 黄水林,李春华,徐国华. 空气动力学学报. 2007(03)
博士论文
[1]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
[2]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
[3]旋翼非定常自由尾迹及高置信度直升机飞行力学建模研究[D]. 李攀.南京航空航天大学 2010
本文编号：3503963
【文章来源】：水力发电. 2018,44(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
自由尾迹模型分析示意
杂晌布ＤＰ图扑愕玫降囊都馕形?置，并与文献［12］由实验得到的前3圈叶尖涡位置进行比较。可以看出，尽管受来流风和自诱导的影响，尾迹结构扰动较明显且呈现一定的卷起趋势，但尾涡位置的计算值和实验值取得了较好的一致，仅仅在第2、3圈尾迹的下风侧低估了轴向位移。对偏航工况时的尾涡结构进行分析时，尾迹偏斜角χ(即尾迹中心线与旋转轴的夹角)是一个重要的参数。对图2的叶尖涡结构进行分析可知，该工况下的尾迹偏斜角约为44°，大于偏航入流角γ，这与文献［3］中的结论是一致的，表明自由尾迹模型是有效的。图230度偏航时叶尖涡位置3.2尾流区横向速度分布风力机尾流区的流动决定着叶片气动载荷及下游风力机的入流情况。图3给出了桨盘平面的下游0.15m处的轴向、切向及径向速度分布。其中尾迹诱导速度表示由近尾迹及远尾迹组成的尾迹涡的诱导速度分量之和，叶片诱导速度表示叶片附着涡的诱导速度分量，合速度由总诱导速度与来流风速相加得到。从图中可以看出，尾流速度沿风轮中心呈现不对称分布，流动的非稳态特性较明显。在y=±2m附近有明显的突变，这是由于叶尖涡的存在对周围流动产生的影响导致的;风轮中心y=0m附近处的速度突变则是由近尾迹区叶根附近的涡格引起的。进一步分析涡系对尾流区的影响发现，叶片附着涡对尾迹区流动的影响主要在轴向和径向方向，对切向流动的诱导影响较小;尾迹涡的诱导影响主要在切向和径向方向，对轴向流动的诱导影响较校从图3b可以看出，尾迹涡对y轴负方向位置的切向诱导影响大于正方向位置的影响，导致尾迹涡整体往y轴负方向偏移，这也解释了3.1节中得到的尾迹偏斜角大于偏航入流角的结论。从图3c可以看出，偏航工况时，尾涡会在尾流区诱导出较大尺度的径向流动。径向流动的存在?
自诱导的影响，尾迹结构扰动较明显且呈现一定的卷起趋势，但尾涡位置的计算值和实验值取得了较好的一致，仅仅在第2、3圈尾迹的下风侧低估了轴向位移。对偏航工况时的尾涡结构进行分析时，尾迹偏斜角χ(即尾迹中心线与旋转轴的夹角)是一个重要的参数。对图2的叶尖涡结构进行分析可知，该工况下的尾迹偏斜角约为44°，大于偏航入流角γ，这与文献［3］中的结论是一致的，表明自由尾迹模型是有效的。图230度偏航时叶尖涡位置3.2尾流区横向速度分布风力机尾流区的流动决定着叶片气动载荷及下游风力机的入流情况。图3给出了桨盘平面的下游0.15m处的轴向、切向及径向速度分布。其中尾迹诱导速度表示由近尾迹及远尾迹组成的尾迹涡的诱导速度分量之和，叶片诱导速度表示叶片附着涡的诱导速度分量，合速度由总诱导速度与来流风速相加得到。从图中可以看出，尾流速度沿风轮中心呈现不对称分布，流动的非稳态特性较明显。在y=±2m附近有明显的突变，这是由于叶尖涡的存在对周围流动产生的影响导致的;风轮中心y=0m附近处的速度突变则是由近尾迹区叶根附近的涡格引起的。进一步分析涡系对尾流区的影响发现，叶片附着涡对尾迹区流动的影响主要在轴向和径向方向，对切向流动的诱导影响较小;尾迹涡的诱导影响主要在切向和径向方向，对轴向流动的诱导影响较校从图3b可以看出，尾迹涡对y轴负方向位置的切向诱导影响大于正方向位置的影响，导致尾迹涡整体往y轴负方向偏移，这也解释了3.1节中得到的尾迹偏斜角大于偏航入流角的结论。从图3c可以看出，偏航工况时，尾涡会在尾流区诱导出较大尺度的径向流动。径向流动的存在使得叶素之间存在较大的干扰，也会影响风力机的失速特性。因此，在将BEM理论用于偏航工况计算时，需要对二维流动假
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自由尾迹和升力面方法的双旋翼悬停气动干扰计算[J]. 黄水林,李春华,徐国华. 空气动力学学报. 2007(03)
博士论文
[1]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
[2]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
[3]旋翼非定常自由尾迹及高置信度直升机飞行力学建模研究[D]. 李攀.南京航空航天大学 2010
本文编号：3503963
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3503963.html
