| 【中文题名】 | 带小翼的风力机叶片气动性能的数值模拟及其优化 |
| 【英文题名】 | Simulation and Optimization to Aerodynamic Performance of the Horizontal Wind Turbine with the Tip Vane |
| 【学科专业】 | 热能工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-3-7 |
| 【中关键词】 | 风力机,叶尖小翼,数值模拟,参数优化,, |
| 【英关键词】 | Wind Turbien,Tip Vane,Numerical Simulation,Parameter optimizing, |
| 【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】 |
本文利用计算流体软件FLUENT对风力机叶尖加与不加V型平板或S型平板小翼的动力放大特性进行了研究。首先,利用数值模拟探讨了小翼不同安装角、不同偏航角的变化等对风力机性能的影响。计算结果和Shimizu.Y.教授的实验结果进行比较,发现二者基本吻合,但在个别点存在一定的误差;其次,对本课题组自行设计的叶片及100W风力机进行了小翼在不同长度和宽度、小翼的不同前张角和后张角时的状况的数值模拟,得出小翼的最优尺寸为V6.8*3.2,最优角为前张角α=15°,后张角β=20°,并且得出了小翼尺寸和前后张角对风力机动力放大的影响规律,计算结果与实验结果进行了对比且结果吻合,再次证明了模拟计算的可靠性。计算是基于N-S方程,采用3维稳态隐式解法;湍流模型选择k-ε及k-ωSST模型;离散方法为二阶迎风格式;压力-速度耦合采用SIMPLE算法。为叶片及小翼的整体优化提供了依据。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-7 |
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第一章 绪论 |
7-10 |
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1.1 研究目的和意义 |
7-8 |
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1.2 风力机动力放大的研究现状 |
8-9 |
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1.3 本文主要工作 |
9-10 |
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第二章 基础理论 |
10-21 |
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2.1 风力机叶片及小翼的理论 |
10-12 |
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2.1.1 风力机的有关概念及术语 |
10 |
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2.1.2 风力机的特性系数 |
10-11 |
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2.1.3 风力机叶片小翼的气动理论 |
11-12 |
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2.2 计算流体力学的基本理论 |
12-13 |
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2.2.1 计算流体力学概述 |
12 |
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2.2.2 计算流体力学的工作步骤及特点 |
12-13 |
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2.3 湍流模型的分析比较 |
13-17 |
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2.3.1 湍流模型的基本概念 |
13 |
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2.3.2 湍流模型的基本方程组 |
13-17 |
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2.4 SIMPLE 算法和边界条件 |
17-21 |
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2.4.1 算法概述 |
17-19 |
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2.4.2 SIMPLE 算法介绍 |
19-20 |
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2.4.3 SIMPLE 算法的具体步骤 |
20 |
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2.4.4 边界条件 |
20-21 |
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第三章 叶片及小翼的模型建立和网格划分 |
21-32 |
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3.1 FLUENT 6.1 介绍 |
21 |
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3.2 GAMBIT 介绍 |
21-23 |
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3.2.1 GAMBIT 的操作步骤 |
21-23 |
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3.2.2 应用 GAMBIT 对实体造型的一般方法 |
23 |
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3.3 几何模型的建立的方法 |
23-29 |
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3.3.1 有安装角的小翼及叶片模型的建立 |
23-27 |
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3.3.2 偏航时叶片及小翼的模型的建立 |
27-29 |
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3.4 自设计叶片和小翼的模型的建立 |
29-32 |
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第四章 数值计算结果及讨论 |
32-54 |
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4.1 计算步骤及相关设置 |
32-35 |
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4.1.1 有安装角的小翼计算模型的选取及计算步骤 |
32-34 |
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4.1.2 偏航时模型的计算步骤 |
34 |
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4.1.3 自设计叶片的模型的计算步骤 |
34-35 |
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4.2 计算结果及其分析 |
35-53 |
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4.2.1 小翼有安装角时对风力机动力放大性能的影响 |
36-38 |
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4.2.2 偏航时模型的计算结果与实验结果的对比 |
38-43 |
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4.2.3 自设计叶片及小翼的计算结果与实验结果的对比 |
43-53 |
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4.3 选用不同模型计算结果的对比 |
53-54 |
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第五章 主要成果及工作总结 |
54-56 |
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5.1 本课题所做的工作和主要成果 |
54-55 |
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5.2 本课题今后的工作方向 |
55-56 |
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致谢 |
56-57 |
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参考文献 |
57-60 |
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在读期间取得的科研成果 |
60-61 |
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附录Ⅰ |
61-63 |
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附录Ⅱ |
63-64 |
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作者简介 |
64 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.133443 |
