后缘襟翼在大型低风速风力机中应用的研究

发布时间：2023-07-27 07:33

　　风能正引领着全球电力系统的转型,成为世界上最可靠的清洁能源之一。研制大型、高效的风力机,提高风力机在低风速下的风能利用效率是风电发展的必然趋势。目前,襟翼控制技术以其结构简单,增升效果显著的优点成为了提高风力机功率的有效措施之一。为了研究襟翼对低风速风力机气动性能的影响,本文首先以两叶片失速型Phase VI风力机为模型进行Gurney襟翼技术研究。然后在Gurney襟翼被动流动控制技术的基础上,针对美国可再生实验室(NREL)研发的5MW大型风力机,研究了后缘襟翼主动控制技术对大型风力机气动性能的影响。具体内容如下:1、以P h a s e V I风力机为研究对象,建立了加装不同高度G u r n e y襟翼的改型风力机模型,采用SST k-ω湍流模型对改型风力机进行了数值计算,对比分析改型前后风力机的输出转矩、叶片截面压力和流场结构,结果表明:改型风力机输出转矩有了明显变化,襟翼高度为1%C³%C(C为翼型弦长)时,各风速下的风轮转矩明显增大,且高度为3%C的Gurney具有最佳的增升效果;襟翼高度为4%C⁶%C时,改型后的风轮转矩反而低...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外风力机增升技术研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 风力机相关理论及计算方法
    2.1 翼型理论
        2.1.1 翼型的几何参数
        2.1.2 翼型空气动力学
    2.2 风力机设计理论
        2.2.1 贝兹极限
        2.2.2 叶素动量定理
        2.2.3 叶尖损失模型
        2.2.4 轮毂损失模型
        2.2.5 葛劳渥修正模型
    2.3 CFD计算方法
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 离散方法
        2.3.3 湍流模型
    2.4 本章小结
第3章 风力机Gurney襟翼增升研究
    3.1 Gurney襟翼结构
    3.2 计算模型的建立
        3.2.1 三维风力机模型
        3.2.2 流场计算区域
    3.3 网格划分
    3.4 计算与分析
        3.4.1 计算模型验证
        3.4.2 风轮输出转矩
        3.4.3 风轮流场分析
    3.5 本章小结
第4章 后缘襟翼对翼型升阻特性的影响
    4.1 模型介绍
    4.2 后缘襟翼结构简化
    4.3 建模及网格无关性
        4.3.1 计算模型
        4.3.2 网格无关性验证
    4.4 数值计算及分析
    4.5 本章小结
第5章 低风速工况下风力机后缘襟翼研究
    5.1 模型介绍
    5.2 5MW风力机气动特性
        5.2.1 计算模型
        5.2.2 计算域网格划分
        5.2.3 风轮输出功率验证
        5.2.4 风轮旋转平面压力场分析
    5.3 加装后缘襟翼的风力机气动特性
        5.3.1 后缘襟翼对风力机启动特性影响
        5.3.2 襟翼对叶片切向力的影响
        5.3.3 襟翼对叶片轴向力影响
        5.3.4 襟翼偏转对风力机输出特性影响
    5.4 流场分析
        5.4.1 襟翼对叶尖的压力分布的影响
        5.4.2 襟翼对风轮压力的影响
        5.4.3 襟翼对风轮速度分布的影响
        5.4.4 襟翼对叶片截面压力分布影响
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文



本文编号：3837602