风沙环境中翼型气动性能及机组运行特性分析
发布时间：2021-10-23 14:39
目前国内陆上风力机占比较大,主要分布在西北、华北等地,但这两个地区也是风沙影响较为严重的区域,这意味着风力机运行过程中总会受到沙尘颗粒的影响,降低风轮的气动性能,导致发电量显著减少。因此,对风沙环境中风力机气动性能及运行特性的研究分析很有必要。本文采用SST k-ω湍流模型和离散相模型（DPM）对S809翼型进行气固两相数值模拟,分析了不同颗粒属性对翼型气动性能的影响;其次采用修正后的叶素动量（BEM）理论对运行在不同工况下的风力机进行气动设计,分析了风沙环境对风力机整机气动性能的影响;最后针对风力机直叶片,研究了颗粒直径和颗粒质量浓度对三维翼型边界层的影响规律。主要研究内容如下:（1）加入不同粒径的沙尘颗粒对翼型进行气固两相流数值模拟,发现在粒径范围为5μm30μm时,随着颗粒直径的增大,翼型的升力系数减小,阻力系数增大,而在粒径范围为30μm100μm时,随着颗粒直径的增大,翼型的升力系数增大,阻力系数减小,其中粒径约为30μm的颗粒使翼型的升力系数取最小值,阻力系数取最大值。（2）加入不同质量浓度的沙尘颗粒对翼型进行气固两相流数值模拟,...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
008-2019中国风电新增及累计并网量（单位：万千瓦）
硕士学位论文3破坏农作物生长，污染环境，给国民经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害，最重要的是也会对位于西北地区和华北北部地区的陆上风电项目造成严重的影响，致使研究者在设计和制造风力机时不得不考虑风沙天气。沙尘颗粒对风力机的影响主要有以下几个方面：1）.沙尘颗粒与空气的气流相互作用会影响空气的湍流特征，进一步对风力机叶片表面的边界层造成一定的影响；2）.风裹挟着沙尘颗粒运动使得能量发生转移，进而改变风力机叶片的气动性能和其周围的绕流流场；3）.沙尘颗粒撞击在叶片表面，使得风力机叶片发生侵蚀磨损，降低风力机叶片的使用寿命，进而降低风轮对风能的捕获能力。因此，由于风沙天气在西北地区和华北地区普遍存在，其造成的影响也已经引起了人们的普遍重视。风沙环境中风力机的相关研究成为风电行业发展的迫切要求，是开展风沙环境中风力机设计及优化的重要基础，同时也是改善风沙环境中风力机运行特性和提高风沙环境中风力机风能利用率的科学依据，因此风沙环境中风力机的相关研究具有重要的理论和实践意义。图1.2我国风资源分布图1.3沙尘暴天气1.3研究现状1.3.1叶片气动设计研究现状风力机气动外形设计决定着风力机功率特性和气动载荷特性，因此国内外诸
硕士学位论文3破坏农作物生长，污染环境，给国民经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害，最重要的是也会对位于西北地区和华北北部地区的陆上风电项目造成严重的影响，致使研究者在设计和制造风力机时不得不考虑风沙天气。沙尘颗粒对风力机的影响主要有以下几个方面：1）.沙尘颗粒与空气的气流相互作用会影响空气的湍流特征，进一步对风力机叶片表面的边界层造成一定的影响；2）.风裹挟着沙尘颗粒运动使得能量发生转移，进而改变风力机叶片的气动性能和其周围的绕流流场；3）.沙尘颗粒撞击在叶片表面，使得风力机叶片发生侵蚀磨损，降低风力机叶片的使用寿命，进而降低风轮对风能的捕获能力。因此，由于风沙天气在西北地区和华北地区普遍存在，其造成的影响也已经引起了人们的普遍重视。风沙环境中风力机的相关研究成为风电行业发展的迫切要求，是开展风沙环境中风力机设计及优化的重要基础，同时也是改善风沙环境中风力机运行特性和提高风沙环境中风力机风能利用率的科学依据，因此风沙环境中风力机的相关研究具有重要的理论和实践意义。图1.2我国风资源分布图1.3沙尘暴天气1.3研究现状1.3.1叶片气动设计研究现状风力机气动外形设计决定着风力机功率特性和气动载荷特性，因此国内外诸
【参考文献】：
期刊论文
[1]风沙对风力机翼型绕流及其气动性能的影响[J]. 李仁年,赵振希,李德顺,李银然,陈霞,于佳鑫. 农业工程学报. 2018(14)
[2]河西西部工业区PM10质量浓度分布特征及其与气象要素关系研究[J]. 任桂萍,乔戈,王扶斌,柯伟. 黑龙江气象. 2018(02)
[3]Effects of the particle Stokes number on wind turbine airfoil erosion[J]. Deshun LI,Zhenxi ZHAO,Yinran LI,Qing WANG,Rennian LI,Ye LI. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2018(05)
[4]风沙环境下风力机叶片冲蚀磨损的数值研究[J]. 李德顺,王成泽,李银然,李仁年,马瑞洁. 太阳能学报. 2018(03)
[5]风力机叶片设计方法的研究[J]. 徐凯,吴东垠. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2017(05)
[6]转捩对压缩拐角激波/边界层干扰分离泡的影响[J]. 童福林,李新亮,唐志共,朱兴坤,黄江涛. 航空学报. 2016(10)
[7]风沙环境对NACA-0012翼型气动性能的影响[J]. 李德顺,董麟,刘宜,李仁年,李银然,孟海建. 兰州理工大学学报. 2015(06)
[8]转捩点位置对风力机翼型气动特性影响[J]. 高月文,李春,高伟,聂佳斌. 太阳能学报. 2014(10)
[9]基于改进BEM理论的水平轴风力机气动性能预测[J]. 郭琪琪,刘雄伟,凡盛. 机械设计与研究. 2013(04)
[10]风力机翼型绕流分析边界层方法与应用:二维流动[J]. 戴韧,金科逸,张国强,姚迪. 工程热物理学报. 2010(11)
博士论文
[1]磨蚀对水平轴风力机气动性能的影响研究[D]. 王燕.兰州大学 2017
[2]风力机非定常气动特性及优化设计研究[D]. 王海鹏.大连理工大学 2017
[3]风力机叶片非定常气动特性的研究[D]. 刘磊.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2012
[4]风力机专用翼型及叶片关键设计理论研究[D]. 张石强.重庆大学 2010
硕士论文
[1]中国西北地区沙尘质量浓度的地基遥感研究[D]. 华雯丽.兰州大学 2018
[2]基于颗粒Stokes数的风力机叶片冲蚀磨损特性研究[D]. 赵振希.兰州理工大学 2018
[3]风沙环境下颗粒对风力机翼型气动性能的影响研究[D]. 金俊俊.兰州理工大学 2017
[4]不同雷诺数下孤立翼型分离流动的数值模拟[D]. 艾国远.重庆大学 2017
[5]风沙环境下风力机叶片及翼型的边界层特性研究[D]. 李秋燕.兰州理工大学 2016
[6]风沙环境下风力机叶片的冲蚀磨损特性研究[D]. 王成泽.兰州理工大学 2016
[7]风沙环境下风力机翼型的气固两相流动特性研究[D]. 董麟.兰州理工大学 2014
[8]风力机结冰翼型的气动性能分析及优化设计[D]. 蒋传鸿.重庆大学 2014
[9]风沙环境下水平轴风力机的气动特性研究[D]. 范向增.兰州理工大学 2014
本文编号：3453369
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
008-2019中国风电新增及累计并网量（单位：万千瓦）
硕士学位论文3破坏农作物生长，污染环境，给国民经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害，最重要的是也会对位于西北地区和华北北部地区的陆上风电项目造成严重的影响，致使研究者在设计和制造风力机时不得不考虑风沙天气。沙尘颗粒对风力机的影响主要有以下几个方面：1）.沙尘颗粒与空气的气流相互作用会影响空气的湍流特征，进一步对风力机叶片表面的边界层造成一定的影响；2）.风裹挟着沙尘颗粒运动使得能量发生转移，进而改变风力机叶片的气动性能和其周围的绕流流场；3）.沙尘颗粒撞击在叶片表面，使得风力机叶片发生侵蚀磨损，降低风力机叶片的使用寿命，进而降低风轮对风能的捕获能力。因此，由于风沙天气在西北地区和华北地区普遍存在，其造成的影响也已经引起了人们的普遍重视。风沙环境中风力机的相关研究成为风电行业发展的迫切要求，是开展风沙环境中风力机设计及优化的重要基础，同时也是改善风沙环境中风力机运行特性和提高风沙环境中风力机风能利用率的科学依据，因此风沙环境中风力机的相关研究具有重要的理论和实践意义。图1.2我国风资源分布图1.3沙尘暴天气1.3研究现状1.3.1叶片气动设计研究现状风力机气动外形设计决定着风力机功率特性和气动载荷特性，因此国内外诸
硕士学位论文3破坏农作物生长，污染环境，给国民经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害，最重要的是也会对位于西北地区和华北北部地区的陆上风电项目造成严重的影响，致使研究者在设计和制造风力机时不得不考虑风沙天气。沙尘颗粒对风力机的影响主要有以下几个方面：1）.沙尘颗粒与空气的气流相互作用会影响空气的湍流特征，进一步对风力机叶片表面的边界层造成一定的影响；2）.风裹挟着沙尘颗粒运动使得能量发生转移，进而改变风力机叶片的气动性能和其周围的绕流流场；3）.沙尘颗粒撞击在叶片表面，使得风力机叶片发生侵蚀磨损，降低风力机叶片的使用寿命，进而降低风轮对风能的捕获能力。因此，由于风沙天气在西北地区和华北地区普遍存在，其造成的影响也已经引起了人们的普遍重视。风沙环境中风力机的相关研究成为风电行业发展的迫切要求，是开展风沙环境中风力机设计及优化的重要基础，同时也是改善风沙环境中风力机运行特性和提高风沙环境中风力机风能利用率的科学依据，因此风沙环境中风力机的相关研究具有重要的理论和实践意义。图1.2我国风资源分布图1.3沙尘暴天气1.3研究现状1.3.1叶片气动设计研究现状风力机气动外形设计决定着风力机功率特性和气动载荷特性，因此国内外诸
【参考文献】：
期刊论文
[1]风沙对风力机翼型绕流及其气动性能的影响[J]. 李仁年,赵振希,李德顺,李银然,陈霞,于佳鑫. 农业工程学报. 2018(14)
[2]河西西部工业区PM10质量浓度分布特征及其与气象要素关系研究[J]. 任桂萍,乔戈,王扶斌,柯伟. 黑龙江气象. 2018(02)
[3]Effects of the particle Stokes number on wind turbine airfoil erosion[J]. Deshun LI,Zhenxi ZHAO,Yinran LI,Qing WANG,Rennian LI,Ye LI. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2018(05)
[4]风沙环境下风力机叶片冲蚀磨损的数值研究[J]. 李德顺,王成泽,李银然,李仁年,马瑞洁. 太阳能学报. 2018(03)
[5]风力机叶片设计方法的研究[J]. 徐凯,吴东垠. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2017(05)
[6]转捩对压缩拐角激波/边界层干扰分离泡的影响[J]. 童福林,李新亮,唐志共,朱兴坤,黄江涛. 航空学报. 2016(10)
[7]风沙环境对NACA-0012翼型气动性能的影响[J]. 李德顺,董麟,刘宜,李仁年,李银然,孟海建. 兰州理工大学学报. 2015(06)
[8]转捩点位置对风力机翼型气动特性影响[J]. 高月文,李春,高伟,聂佳斌. 太阳能学报. 2014(10)
[9]基于改进BEM理论的水平轴风力机气动性能预测[J]. 郭琪琪,刘雄伟,凡盛. 机械设计与研究. 2013(04)
[10]风力机翼型绕流分析边界层方法与应用:二维流动[J]. 戴韧,金科逸,张国强,姚迪. 工程热物理学报. 2010(11)
博士论文
[1]磨蚀对水平轴风力机气动性能的影响研究[D]. 王燕.兰州大学 2017
[2]风力机非定常气动特性及优化设计研究[D]. 王海鹏.大连理工大学 2017
[3]风力机叶片非定常气动特性的研究[D]. 刘磊.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2012
[4]风力机专用翼型及叶片关键设计理论研究[D]. 张石强.重庆大学 2010
硕士论文
[1]中国西北地区沙尘质量浓度的地基遥感研究[D]. 华雯丽.兰州大学 2018
[2]基于颗粒Stokes数的风力机叶片冲蚀磨损特性研究[D]. 赵振希.兰州理工大学 2018
[3]风沙环境下颗粒对风力机翼型气动性能的影响研究[D]. 金俊俊.兰州理工大学 2017
[4]不同雷诺数下孤立翼型分离流动的数值模拟[D]. 艾国远.重庆大学 2017
[5]风沙环境下风力机叶片及翼型的边界层特性研究[D]. 李秋燕.兰州理工大学 2016
[6]风沙环境下风力机叶片的冲蚀磨损特性研究[D]. 王成泽.兰州理工大学 2016
[7]风沙环境下风力机翼型的气固两相流动特性研究[D]. 董麟.兰州理工大学 2014
[8]风力机结冰翼型的气动性能分析及优化设计[D]. 蒋传鸿.重庆大学 2014
[9]风沙环境下水平轴风力机的气动特性研究[D]. 范向增.兰州理工大学 2014
本文编号：3453369
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