| 【中文题名】 | 水平轴风力机叶片气动性能计算模型研究 |
| 【英文题名】 | Research on Computational Model for the Aerodynamic Performance of Blade for Horizontal Axis Wind Turbine |
| 【学科专业】 | 热能工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-24 |
| 【中关键词】 | 风力机叶片,气动性能,动量-叶素理论,动态失速,, |
| 【英关键词】 | Wind Turbine,Aerodynamic characteristics,Blade-Element Momentum Theory,Dynamic Stall, |
| 【分类导航】 | 工业技术>能源与动力工程>风能、风力机械>风力机械和设备>> |
| 【论文摘要】 |
风力机叶片气动性能计算是风力机设计的关键，它为叶片气动设计提供性能评价和反馈，并为叶片结构设计提供气动载荷的原始数据。气动性能计算的准确性，直接影响叶片的气动特性和结构安全，从而影响风力机的运行效率和运行寿命。
本文以经典动量—叶素理论为基础建立叶片气动性能计算模型，并引入叶尖修正因子、轮毂修正因子以及失速修正因子对模型进行修正，使模型可以用于风力机叶片气动性能的计算。针对非定常工况，叶片存在动态失速现象，引入B—L动态失速模型并与修正后的动量叶素理论模型进行耦合，建立适用于非稳态工况的计算模型，计算不同时刻的法向力、切向力和俯仰力矩等空气动力特性。
利用建立的计算模型计算定常和非定常两个工况下风力机叶片的气动参数，经与实验数据的对比，发现所建立的气动计算模型可以比较准确的预估出叶片的气动参数的结论，本模型计算快捷、准确，具有很大的实用价值。
经过对计算结果的误差进行分析发现：叶片的叶尖和轮毂部分的性能预估仍然需要改进；三维旋转效应作用明显，尤其在非稳态下需要重点加以考虑；B—L模型对非稳态工况的计算还存在缺憾，仍需要进一步改进。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-10 |
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第一章 绪论 |
10-17 |
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1.1 研究背景及意义 |
10-13 |
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1.1.1 风能产业概况 |
10-11 |
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1.1.2 风力机气动问题 |
11-13 |
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1.2 风力机气动性能计算研究发展概况 |
13-16 |
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1.2.1 动量—叶素方法 |
13-15 |
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1.2.2 涡尾迹方法 |
15 |
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1.2.3 CFD方法 |
15-16 |
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1.3 本文主要工作 |
16-17 |
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第二章 气动计算模型 |
17-30 |
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2.1 引言 |
17 |
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2.2 模型基础理论 |
17-26 |
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2.1.1 动量理论 |
17-22 |
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2.1.2 叶素理论 |
22-24 |
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2.1.3 动量-叶素理论 |
24 |
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2.1.4 Prandtl叶尖、轮毂损失修正 |
24-25 |
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2.1.5 Glauert修正因子 |
25-26 |
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2.2 模型计算方法 |
26-29 |
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2.2.1 翼型数据输入 |
26-27 |
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2.2.2 计算流程 |
27-28 |
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2.2.3 计算结果输出 |
28-29 |
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2.3 本章小结 |
29-30 |
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第三章 动态失速模型 |
30-41 |
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3.1 叶片动态失速 |
30-31 |
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3.2 动态失速模型 |
31-35 |
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3.2.1 附着流气动特性的模拟 |
31-34 |
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3.2.2 附着流特性 |
34-35 |
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3.3 分离流气动特性的模拟 |
35-37 |
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3.3.1 前缘分离 |
35-36 |
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3.3.2 后缘分离 |
36-37 |
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3.4 动态失速气动特性的模拟 |
37-39 |
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3.5 动态失速模型与动量-叶素模型的耦合 |
39-40 |
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3.6 本章小节 |
40-41 |
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第四章 计算结果与分析 |
41-60 |
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4.1 计算输入条件 |
41-42 |
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4.2 无偏航角定常计算结果及分析 |
42-51 |
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4.3 有偏航角非定常计算结果及分析 |
51-60 |
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第五章 结论及展望 |
60-62 |
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主要符号对照表 |
62-66 |
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参考文献 |
66-71 |
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攻读硕士学位期间发表的学术论文、申请的专利及获奖情况 |
71-72 |
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致谢 |
72 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.133429 |
