风力机叶片气动性能的研究及其模拟仿真

发布时间：2024-05-11 02:55

　　叶片作为风电机组的关键部件之一,其设计和可靠性直接关系到风力发电机组的安全运行,而气动性能的好坏将会直接影响到叶片外形设计及机组效率。因此,对叶片进行气动性能计算和数值模拟成为必要。 本文根据动量叶素理论建立了风力机叶片气动计算模型,分别考虑叶尖损失、叶根损失、叶片宽度和厚度等因素的影响对模型进行修正;针对1.5MW风力机叶片,采用MATLAB语言编制了叶片气动性能计算程序,得到了叶片的功率和功率系数,分析了风轮实度、安装角、锥角以及偏航等因素对叶片气动性能的影响;对叶片进行三维实体建模,采用二阶SST k-ω湍流模型,运用ICEM软件对叶片周围流场进行网格划分,利用CFX软件针对不同风速下的风场进行了叶片气动性能数值模拟,得到了叶片表面压力分布,不同截面处的流场速度矢量及叶片迎、背风面的静态压强分布,分析了叶片流场的运动规律。研究成果为叶片外形的优化设计奠定了坚实基础。

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1全球风电2003-2010全球新增风电装机容量趋势图

图1-1全球风电2003-2010全球新增风电装机容量趋势图[6]目前对风能的开发利用已经形成了相当的规模，特别是风力发电已经国家如德国、西班牙、丹麦、美国和印度等都得到了大规模的应用。而新疆、内蒙、广东以及辽宁等省市自治区都有较大规模的风电场。现在力发展风电产业，风电市....

图1-2湍流数值模拟方法

以使从流场中去掉小尺度涡，导出大涡所满足的方程，小涡对大涡的影响会出现在大涡方程中，再通过建立模型(亚格子尺度模型)来模拟小涡的影响。目前能够用于工程计算的方法就是模式理论。所谓湍流模式理论，就是依据湍流的理论知识、实验数据或直接数值模拟结果，对Reynolds应力做出各种假....

图2-1风轮气流流场简图

第2章风力机叶片设计理论的空气动力学理论理论初贝茨Betz[40]先生建立了风力机叶片的理论，这也是个完整的理论。建立贝茨理论时包括了以下的几个方面理想”的；②轮毂并不存在，③叶片无限多；④空气；⑤叶片扫掠面上的气流是均匀的；叶轮在这样的条轮”，其流场的一个简图如图(2-....

图2-3风轮后旋转尾流模型

在理想化的状态下时，叶片能从来流中获取的最高效率为0.593。在计过程中一般取值在0.25~0.45范围内。.2涡流注理论涡流理论在贝茨理论的基础上考虑了当风通过叶轮平面时所带来的通过叶轮平面时，流动区域已不是简单的单向流动，流场包括三方分别为轮毂附近的涡流(主要分布于转轴....

本文编号：3969418