大型双风轮风力机气动性能的影响研究
发布时间：2021-03-26 16:31
风能作为可再生、无污染的清洁能源之一,其流动方向无法判定且所蕴含的能量大小无法预料。风力发电技术是风能利用的一种较为成熟的技术,为了更高效的利用风能,需要提高风力机本身的风能利用率。本文以NH1500kW风力机为原模型设计得到大型的双风轮风力机,研究大型双风轮风力机的功率特性及设计参数对大型双风轮风力机气动性能的影响,具体内容及结论如下:（1）文章中需要设计与NH1500kW风力机同轴同向同转速旋转的小风轮为副风轮,具体设计结果如下:副风轮主要用于捕获主风轮叶根部位无法利用的风能,设计副风轮的额定功率为134kW,半径为13m,根据风轮实度、叶片数目计算结果以及叶片数目选择表设置副风轮叶片个数为8、9、10、11、12五种,参考相关文献设计两风轮的间距为3.2m,方位角为0°,给出副风轮的基本参数,建立双风轮模型。（2）用CFD方法模拟原风轮、副风轮以及双风轮模型,对比分析双风轮风力机的功率输出情况得到以下结论:5种双风轮模型发现副风轮叶片数为10的双风轮输出功率最大,从而确定其为本文研究的双风轮模型;对比分析原风轮与双风轮模型,发现风速越低,双风轮的输出功率增加量相对越大,额定工况时...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
014和2035年全球各种能源发电量占比[1]
大型双风轮风力机气动性能的影响研究2比下滑25.9%[3]，发展至2018年增装机容量达2114.3万千瓦，同比增长7.5%，累计装机容量约2.1亿千瓦，同比增长11.2%，保持了稳定的增长势态[4]。图1.22008年至2018年中国新增和累计风电装机容量[4]现如今，风力发电快速发展，对电力行业做出的贡献不可忽视，受到各国的高度重视，已成为国内外能源供应方面关注的一个热点。为了进一步地降低风电研发成本，更好地适应风资源集中分布特点的同时提高风力机的能源转化效率，机组已经逐步实现了大型化。然而，风力机大型化的过程中叶片尺寸不断增大，机组在实际运行过程中的受力情况将更加复杂。图1.3风力机叶片尺寸发展[5]由1919年世界上第一个关于风力机风轮叶片接收风能的完整理论可知，常规风力机的最大风能利用率为59.3%[6]，根据Newman的双制动盘理论可知双转子风力机的最大功率系数约为64%[7]；实际运行时常规风力机的能量转化率更低，其余能量则以尾流中的旋转动能方式存在，这种非定常流动，对风轮、塔架的稳定运行造成不可避免的影响[8]，如果能对这部分能量加以控制，进行二次吸收利
大型双风轮风力机气动性能的影响研究2比下滑25.9%[3]，发展至2018年增装机容量达2114.3万千瓦，同比增长7.5%，累计装机容量约2.1亿千瓦，同比增长11.2%，保持了稳定的增长势态[4]。图1.22008年至2018年中国新增和累计风电装机容量[4]现如今，风力发电快速发展，对电力行业做出的贡献不可忽视，受到各国的高度重视，已成为国内外能源供应方面关注的一个热点。为了进一步地降低风电研发成本，更好地适应风资源集中分布特点的同时提高风力机的能源转化效率，机组已经逐步实现了大型化。然而，风力机大型化的过程中叶片尺寸不断增大，机组在实际运行过程中的受力情况将更加复杂。图1.3风力机叶片尺寸发展[5]由1919年世界上第一个关于风力机风轮叶片接收风能的完整理论可知，常规风力机的最大风能利用率为59.3%[6]，根据Newman的双制动盘理论可知双转子风力机的最大功率系数约为64%[7]；实际运行时常规风力机的能量转化率更低，其余能量则以尾流中的旋转动能方式存在，这种非定常流动，对风轮、塔架的稳定运行造成不可避免的影响[8]，如果能对这部分能量加以控制，进行二次吸收利
【参考文献】：
期刊论文
[1]双风轮随风变速风力发电机的创新与增值[J]. 岑昊,岑益南. 机电产品开发与创新. 2019(05)
[2]叶片实度对建筑增强型垂直轴风力机气动性能的影响[J]. 朱海天,郝文星,李春,丁勤卫. 热能动力工程. 2018(07)
[3]叶片停机位置对风力机塔架绕流及尾流特性影响[J]. 余玮,柯世堂,王同光. 振动与冲击. 2017(18)
[4]对旋风力机气动耦合设计[J]. 高深,赵旭,杨光,薛榕融. 太阳能学报. 2017(06)
[5]中国工程科技能源领域2035发展趋势与战略对策研究[J]. 张博,郭丹凝,彭苏萍. 中国工程科学. 2017(01)
[6]Wilson法对旋风力机气动设计与数值模拟[J]. 薛榕融,赵旭,叶忱. 机械与电子. 2014(04)
[7]新型双风轮单转子风力发电装置特性测试[J]. 周云龙,李律万,杨承志,张炳文,修晓光. 沈阳工业大学学报. 2014(03)
[8]对转风力机的设计及流场数值模拟[J]. 李金,袁巍. 流体机械. 2013(05)
[9]基于Wilson法风力机叶片设计及试验研究[J]. 贺玲丽,汪建文,刘雄飞,张立茹. 可再生能源. 2013(02)
[10]新型双风轮风力机气动特性的三维流场数值模拟[J]. 周云龙,杨承志,李律万. 动力工程学报. 2012(09)
硕士论文
[1]大型风力机钝尾缘叶片结构与气动性能研究[D]. 刘爱瑜.兰州理工大学 2019
[2]大型风力机叶片桨距角与风速数值关系的流固耦合分析[D]. 杨帆.湘潭大学 2017
[3]新型永磁无刷双转子风力发电机的优化与特性研究[D]. 王星龙.河北工业大学 2015
[4]永磁无刷双转子风力发电机组的研究[D]. 任韶华.河北工业大学 2011
本文编号：3101900
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
014和2035年全球各种能源发电量占比[1]
大型双风轮风力机气动性能的影响研究2比下滑25.9%[3]，发展至2018年增装机容量达2114.3万千瓦，同比增长7.5%，累计装机容量约2.1亿千瓦，同比增长11.2%，保持了稳定的增长势态[4]。图1.22008年至2018年中国新增和累计风电装机容量[4]现如今，风力发电快速发展，对电力行业做出的贡献不可忽视，受到各国的高度重视，已成为国内外能源供应方面关注的一个热点。为了进一步地降低风电研发成本，更好地适应风资源集中分布特点的同时提高风力机的能源转化效率，机组已经逐步实现了大型化。然而，风力机大型化的过程中叶片尺寸不断增大，机组在实际运行过程中的受力情况将更加复杂。图1.3风力机叶片尺寸发展[5]由1919年世界上第一个关于风力机风轮叶片接收风能的完整理论可知，常规风力机的最大风能利用率为59.3%[6]，根据Newman的双制动盘理论可知双转子风力机的最大功率系数约为64%[7]；实际运行时常规风力机的能量转化率更低，其余能量则以尾流中的旋转动能方式存在，这种非定常流动，对风轮、塔架的稳定运行造成不可避免的影响[8]，如果能对这部分能量加以控制，进行二次吸收利
大型双风轮风力机气动性能的影响研究2比下滑25.9%[3]，发展至2018年增装机容量达2114.3万千瓦，同比增长7.5%，累计装机容量约2.1亿千瓦，同比增长11.2%，保持了稳定的增长势态[4]。图1.22008年至2018年中国新增和累计风电装机容量[4]现如今，风力发电快速发展，对电力行业做出的贡献不可忽视，受到各国的高度重视，已成为国内外能源供应方面关注的一个热点。为了进一步地降低风电研发成本，更好地适应风资源集中分布特点的同时提高风力机的能源转化效率，机组已经逐步实现了大型化。然而，风力机大型化的过程中叶片尺寸不断增大，机组在实际运行过程中的受力情况将更加复杂。图1.3风力机叶片尺寸发展[5]由1919年世界上第一个关于风力机风轮叶片接收风能的完整理论可知，常规风力机的最大风能利用率为59.3%[6]，根据Newman的双制动盘理论可知双转子风力机的最大功率系数约为64%[7]；实际运行时常规风力机的能量转化率更低，其余能量则以尾流中的旋转动能方式存在，这种非定常流动，对风轮、塔架的稳定运行造成不可避免的影响[8]，如果能对这部分能量加以控制，进行二次吸收利
【参考文献】：
期刊论文
[1]双风轮随风变速风力发电机的创新与增值[J]. 岑昊,岑益南. 机电产品开发与创新. 2019(05)
[2]叶片实度对建筑增强型垂直轴风力机气动性能的影响[J]. 朱海天,郝文星,李春,丁勤卫. 热能动力工程. 2018(07)
[3]叶片停机位置对风力机塔架绕流及尾流特性影响[J]. 余玮,柯世堂,王同光. 振动与冲击. 2017(18)
[4]对旋风力机气动耦合设计[J]. 高深,赵旭,杨光,薛榕融. 太阳能学报. 2017(06)
[5]中国工程科技能源领域2035发展趋势与战略对策研究[J]. 张博,郭丹凝,彭苏萍. 中国工程科学. 2017(01)
[6]Wilson法对旋风力机气动设计与数值模拟[J]. 薛榕融,赵旭,叶忱. 机械与电子. 2014(04)
[7]新型双风轮单转子风力发电装置特性测试[J]. 周云龙,李律万,杨承志,张炳文,修晓光. 沈阳工业大学学报. 2014(03)
[8]对转风力机的设计及流场数值模拟[J]. 李金,袁巍. 流体机械. 2013(05)
[9]基于Wilson法风力机叶片设计及试验研究[J]. 贺玲丽,汪建文,刘雄飞,张立茹. 可再生能源. 2013(02)
[10]新型双风轮风力机气动特性的三维流场数值模拟[J]. 周云龙,杨承志,李律万. 动力工程学报. 2012(09)
硕士论文
[1]大型风力机钝尾缘叶片结构与气动性能研究[D]. 刘爱瑜.兰州理工大学 2019
[2]大型风力机叶片桨距角与风速数值关系的流固耦合分析[D]. 杨帆.湘潭大学 2017
[3]新型永磁无刷双转子风力发电机的优化与特性研究[D]. 王星龙.河北工业大学 2015
[4]永磁无刷双转子风力发电机组的研究[D]. 任韶华.河北工业大学 2011
本文编号：3101900
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