结冰对风力机气动和噪声特性影响的研究

发布时间：2021-12-17 15:59

　　风力发电是目前风能的主要利用形式,其发电成本也已接近传统能源。风力机叶片和翼型结冰后将导致气动性能降低,严重时将造成电网波动,而旋转的风轮叶片产生的气动噪声“扰民”的情况也已成为公众日益关心的重要问题。鉴于风力机叶片结冰及其噪声对风电发展有显著影响,因此在这两方面开展研究尤为必要。本文建立了风力机结冰前后的二维翼型模型和三维叶片模型,通过数值模拟得到了翼型和叶片周围的流场和噪声特征,分析了攻角、来流风速和信号接收距离对翼型和叶片气动噪声的影响。主要内容如下:（1）建立了NACA0012翼型未结冰、结明冰和结霜冰的二维物理模型,运用FLUENT软件对上述三种情形下的气动性能和噪声特性进行数值模拟,比较了翼型结冰前后的升阻力和失速点变化,探讨了结冰使翼型气动性能变化的内在原因,分析了结冰形状、攻角、来流风速和信号接收距离对噪声变化的影响。（2）建立了水平轴风力机叶片未结冰和结霜冰时的三维模型,模拟了叶片结冰前后的气动噪声,得到了风力机周围流场变化,比较了叶片结冰前后的静压分布、涡结构和压力脉动特性,探讨了噪声与结冰、来流风速和信号接收距离间的关系。 

【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

NACA0012二维风力机翼型及明冰、霜冰两种冰形

华北电力大学硕士学位论文行网格无关性验证，选取 35 万、40 万、45 万、50 万算，计算精度和计算时间均随网格数增大而提高。当网求，故选取该网格进行模拟，当流场中所有计算点上的敛。缘点为原点，弦长方向为 X 轴，垂直弦长方向为 Y 轴、P2(2,0)、P3(3,0)、P4(5,0)、P5(9,0)和 P6(17,0)，前缘监(-1,0)和 P10(-2,0)，主要针对前缘结冰处和尾部流动特算出各监测点声压级和功率谱密度二者与频率间的关

2 30 00(1 )( ) ( )rfrreti i i ii ij j i n nL dSa r MU v u vL P n u u v (四极子的主要项：20 0( )ij i j ij ijT u u P a (2.3 翼型的气动性能图 2-3 为翼型周围流体的流动情况，为便于观察，放大了其中边界层和尾厚度。由图可知，边界层主要分为层流边界层和湍流边界层，大致沿切线方向翼型表面，并在湍流边界层内形成楔形分离区。边界层与翼型彻底分离的点称离点，位于翼型的中后方。边界层离开翼型表面时会在翼型后缘位置产生尾迹在该区域内，流动可能是循环的，靠近翼面的方向甚至可能与外部流动的方向相边界层外翼形最大速度边界层外的无粘区

【参考文献】：
期刊论文
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[9]覆冰对风力机专用翼型气动性能影响的数值研究[J]. 张聘亭,杨涛,卢绪祥.  动力工程学报. 2011(12)
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硕士论文
[1]基于Matlab的风力机叶片表面结冰过程的研究[D]. 杨福忠.东北农业大学 2014



本文编号：3540458