风力机尾流气动性能及风场阵列研究
发布时间：2022-01-14 02:53
由于当前国际能源紧缺以及风电站大规模建立,大型风场存在占地面积大,风力机间相互干扰严重等缺点。因此,如何充分、高效地开发利用风能资源及经济、合理减小风电场占地面积将成为今后值得关注的重要课题。风场中风力机布置以及由风力机之间尾流互扰,会造成的单机功率损失甚至影响整个风场风能利用效率及输出功率。本文运用Fluent对风力机叶片、整机以及双机组不同布置时的气动性能进行数值研究,具有重要的应用价值和理论意义。首先:利用FLUENT,采用分离隐式求解器,湍流模型选择SSTk ?ω模型,离散方式为二阶迎风格式,压力-速度耦合采用SIMPLEC。对1.2MW风力机旋转风轮流场进行了数值模拟。比较设计转速为18.44rpm工况下风轮与单叶片流场;三叶片风轮与相同叶片单叶片、双叶片以及四叶片的输出功率、湍动能。通过分析风轮旋转对叶片间流动的影响表明:旋转上游叶片在转动过程中会发生附着涡的脱落,下游叶片的流场环境发生变化,其对叶片转矩及输出功率影响很大。其次:着重介绍基础尾流理论以及一系列推导过程,结合尾流理论分别对单机尾流气动性能进行分析,通过比较单机风力机下风向流场分布和尾流模型计算结果,验证数值模...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风力机尾流示意图
nnβ αβααβα(2-18)2.2 串列风力机尾流理论串列机组多重尾流如图2-2所示。首先，地面以及相邻风力机尾流等干扰因素直接影响风力机尾流边界线，但本文忽略不计。尾流切面面积增量inndA =A A+1。本文只考虑几台风力机串列情况下，第n个和第n+1个风力机之间的尾流流场如图4所示。尾流流速假设为常数。各物理量定义如图4所示。图2-2 串列机组尾流干扰图不考虑公式(1-15)近似法，可以得出公式：( ) ( )AUUUAAUUUAUUUTnnnnnnnn = + +++++()()110110000ρρρ( )nnnnnnRnTAUUUAUUUAUC21101021 =( )++++
112.3 错列机组尾流干扰模型图2-3 错列布置尾流互扰图图2-3表示风力机处于上风向风轮阴影中的速度计算公式，由于单风力机受周围气流影响会向上移动。( )( )RoverlaptAADXDVVC1200100121 1 += ∞αδ (2-20)01δV 为速度衰减量，∞V 为环境风速，TC 为推力系数，0D 为风轮直径，α 为尾流衰减因子，01X 为平行于风来流方向两风力机距离，overlapA 、( )RA1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力机翼型气动性能混合计算方法的研究[J]. 李宇红,刘洋,蒋洪德. 动力工程学报. 2010(09)
[2]风力发电机叶片预弯设计及其数值研究[J]. 郭婷婷,吴殿文,王成荫,李少华. 动力工程学报. 2010(06)
[3]风力机风轮气动性能三维流场数值模拟[J]. 祝贺,徐建源,滕云,齐宏伟. 中国电机工程学报. 2010(17)
[4]大型近海水平轴风力机转轮的空气动力学性能优化判据[J]. 程兆雪,李仁年,杨从新,胡文瑞. 应用数学和力学. 2010(01)
[5]基于涡尾迹方法的风力机非定常气动特性计算[J]. 王芳,王同光. 太阳能学报. 2009(09)
[6]大型风力机二维翼型气动性能数值模拟[J]. 任年鑫,欧进萍. 太阳能学报. 2009(08)
[7]风力机叶片三维流动特性与气动性能的数值分析[J]. 李宇红,张庆麟. 太阳能学报. 2008(09)
[8]水平轴风力机叶片自振频率计算方法研究[J]. 陈雨,袁国青. 玻璃钢/复合材料. 2008(03)
[9]水平轴风力机叶片的逆向设计与分析[J]. 徐贵营,黄争鸣. 玻璃钢/复合材料. 2008(01)
[10]小型水平轴风力机襟翼增升实验研究[J]. 包能胜,蔡佳炜,倪维斗,叶枝全. 太阳能学报. 2008(01)
硕士论文
[1]风力机优化设计及气动性能的数值模拟[D]. 吴殿文.东北电力大学 2010
[2]风力机塔架结构选型与受力性能研究[D]. 单蕾.哈尔滨工业大学 2009
[3]电除尘器内部气流分布特性的数值研究[D]. 李雪梅.东北电力大学 2009
[4]大型水平轴风力机风轮结构动力分析[D]. 李昆.兰州理工大学 2008
[5]燃气轮机叶片气膜冷却的数值模拟[D]. 邹晓辉.东北电力大学 2008
[6]风力发电机气动性能数值模拟[D]. 刘勇.哈尔滨工业大学 2007
[7]水平轴风力机动力特性和流场的数值模拟[D]. 赵先民.同济大学 2007
[8]FLUENT在汽车空调领域的应用[D]. 谭传智.重庆大学 2007
[9]带小翼的风力机叶片气动性能的数值模拟及其优化[D]. 张智羽.内蒙古工业大学 2006
[10]风力机叶尖加小翼动力放大特性实验研究[D]. 全建军.内蒙古工业大学 2006
本文编号：3587660
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风力机尾流示意图
nnβ αβααβα(2-18)2.2 串列风力机尾流理论串列机组多重尾流如图2-2所示。首先，地面以及相邻风力机尾流等干扰因素直接影响风力机尾流边界线，但本文忽略不计。尾流切面面积增量inndA =A A+1。本文只考虑几台风力机串列情况下，第n个和第n+1个风力机之间的尾流流场如图4所示。尾流流速假设为常数。各物理量定义如图4所示。图2-2 串列机组尾流干扰图不考虑公式(1-15)近似法，可以得出公式：( ) ( )AUUUAAUUUAUUUTnnnnnnnn = + +++++()()110110000ρρρ( )nnnnnnRnTAUUUAUUUAUC21101021 =( )++++
112.3 错列机组尾流干扰模型图2-3 错列布置尾流互扰图图2-3表示风力机处于上风向风轮阴影中的速度计算公式，由于单风力机受周围气流影响会向上移动。( )( )RoverlaptAADXDVVC1200100121 1 += ∞αδ (2-20)01δV 为速度衰减量，∞V 为环境风速，TC 为推力系数，0D 为风轮直径，α 为尾流衰减因子，01X 为平行于风来流方向两风力机距离，overlapA 、( )RA1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力机翼型气动性能混合计算方法的研究[J]. 李宇红,刘洋,蒋洪德. 动力工程学报. 2010(09)
[2]风力发电机叶片预弯设计及其数值研究[J]. 郭婷婷,吴殿文,王成荫,李少华. 动力工程学报. 2010(06)
[3]风力机风轮气动性能三维流场数值模拟[J]. 祝贺,徐建源,滕云,齐宏伟. 中国电机工程学报. 2010(17)
[4]大型近海水平轴风力机转轮的空气动力学性能优化判据[J]. 程兆雪,李仁年,杨从新,胡文瑞. 应用数学和力学. 2010(01)
[5]基于涡尾迹方法的风力机非定常气动特性计算[J]. 王芳,王同光. 太阳能学报. 2009(09)
[6]大型风力机二维翼型气动性能数值模拟[J]. 任年鑫,欧进萍. 太阳能学报. 2009(08)
[7]风力机叶片三维流动特性与气动性能的数值分析[J]. 李宇红,张庆麟. 太阳能学报. 2008(09)
[8]水平轴风力机叶片自振频率计算方法研究[J]. 陈雨,袁国青. 玻璃钢/复合材料. 2008(03)
[9]水平轴风力机叶片的逆向设计与分析[J]. 徐贵营,黄争鸣. 玻璃钢/复合材料. 2008(01)
[10]小型水平轴风力机襟翼增升实验研究[J]. 包能胜,蔡佳炜,倪维斗,叶枝全. 太阳能学报. 2008(01)
硕士论文
[1]风力机优化设计及气动性能的数值模拟[D]. 吴殿文.东北电力大学 2010
[2]风力机塔架结构选型与受力性能研究[D]. 单蕾.哈尔滨工业大学 2009
[3]电除尘器内部气流分布特性的数值研究[D]. 李雪梅.东北电力大学 2009
[4]大型水平轴风力机风轮结构动力分析[D]. 李昆.兰州理工大学 2008
[5]燃气轮机叶片气膜冷却的数值模拟[D]. 邹晓辉.东北电力大学 2008
[6]风力发电机气动性能数值模拟[D]. 刘勇.哈尔滨工业大学 2007
[7]水平轴风力机动力特性和流场的数值模拟[D]. 赵先民.同济大学 2007
[8]FLUENT在汽车空调领域的应用[D]. 谭传智.重庆大学 2007
[9]带小翼的风力机叶片气动性能的数值模拟及其优化[D]. 张智羽.内蒙古工业大学 2006
[10]风力机叶尖加小翼动力放大特性实验研究[D]. 全建军.内蒙古工业大学 2006
本文编号：3587660
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3587660.html
