基于MaPFlow-致动线模型的风力机气动及尾流特性研究

发布时间：2023-02-26 05:46

　　随着风能的广泛利用,风力机以及风电场的大型化,对风电场功率输出的准确预测越来越受到人们的关注,而风力机的气动及尾流特性对风电场功率的输出影响很大。本文通过数值计算,研究了风洞环境以及大气边界层条件下的风力机的气动及尾流特性,探究了叶轮下游尾流速度耗散的变化情况,这些研究结果能够起到预测风电场功率以及便于风电场的选址等功用。致动线方法不需要模拟叶片实体,以体积力来代表叶片对流体的作用,同时也不需要对实体叶片表面复杂的边界层进行求解,因此使网格划分变得简单,减少了计算求解的时间。本文采用基于求解器MaPFlow的致动线模型,首先对风洞环境下的MEXICO风力机的气动特性进行了模拟,结果表明在低风速情况下模拟结果与实验结果较为吻合,而在高风速情况下由于三维旋转效应误差相对较大,基本验证了模型的准确性。然后在风洞环境下,对于MEXICO风力机的尾流速度特性采用致动线模型方法进行探究,采用的风速工况为10m/s、14.7m/s、24.12m/s,模拟结果表明,在叶片展向方向上,轴向速度随叶片半径的增大而减小;在叶轮下游,尾流区存在速度亏损,风速越小、叶尖速比越大时,速度亏损现象越严重;随着风速的...

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
    1.3 本文的研究内容
2 数值模型及研究方法
    2.1 数值模型
    2.2 求解器MaPFlow
    2.3 致动模型计算流程
    2.4 本章小结
3 风洞环境下风力机的气动及尾流特性数值研究
    3.1 MEXICO实验介绍
    3.2 数值计算设置
    3.3 致动线模型的验证
    3.4 MEXICO风力机尾流特性模拟
    3.5 本章小结
4 大气边界层条件下风力机尾流数值研究
    4.1 大气边界层理论
    4.2 模型介绍及数值计算设置
    4.3 结果分析
    4.4 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献
附录 硕士期间发表文章



本文编号：3749943