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风力机专用翼型的空气动力特性研究

作　者: 李银然
导　师: 李仁年
学　校: 兰州理工大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 风力机 翼型 气动性能 数值计算 稳定性
分类号: TK83
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 199次
引　用: 5次
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内容摘要


随着科学技术的发展,能源需求的日益增大,环境保护问题也迫在眉睫。风能作为一种洁净的可再生环保能源以其独特的优越性越来越受到社会的重视。风力机发电是利用风能的主要形式,叶片是风力发电机吸收风能的重要部件,而翼型又是叶片设计的最基本要素,因此,对风力机翼型的研究是当前风力机空气动力学研究的一个热点,也是风力机研究的基础。本文首先在分析国内外风电开发现状、风力机翼型研究现状的基础上,对风力机翼型的空气动力学的基本理论做了详细的介绍,包括翼型的几何特性,传统风力机翼型系列和风力机专用翼型系列等,并对各种系列翼型的空气动力特性进行了描述。其次以提高计算精度为目标,对数值计算中涉及到的湍流模型、网格划分方式、离散格式等,进行了比较性研究,找到了一种较为合理的搭配方式,用这种计算方式对不同展向长度的直叶片进行了数值计算,以研究三维效应对翼型气动性能的影响。第三,在数值计算中,发现附体流动时翼型升阻力监测曲线有波动现象,而且波动的幅度随着攻角的增加而增加,分析引起该现象的原因,并逐一进行验证计算,结果发现后缘厚度过大是引起该现象的主要原因,故对原翼型后缘做了三种改型计算,结果表明,减小后缘厚度的确会减小升阻力监测曲线的波动幅度,而增加后缘厚度将增大波动幅度。最后,利用Gurney襟翼来分析翼型受力的波动现象。

全文目录


摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 风电产业的发展现状  9-10
  1.2 风力机翼型的发展现状  10-12
  1.3 本文研究的目的及主要内容  12-14
第二章 风力机翼型的基本理论  14-28
  2.1 翼型的基本理论  14-21
    2.1.1 翼型的几何参数  14-15
    2.1.2 翼型的空气动力特性  15-17
    2.1.3 翼型几何参数对翼型空气动力特性的影响  17-19
    2.1.4 翼型的选择和布置  19-21
  2.2 传统风力机翼型  21-24
    2.2.1 NACA四、五位数字翼型族  21-22
    2.2.2 层流翼型  22-24
  2.3 风力机专用翼型  24-28
    2.3.1 对风力机专用翼型特性的特殊要求  24
    2.3.2 专用翼型  24-28
第三章 翼型绕流的数值计算  28-43
  3.1 数值计算方法的选取  28-34
    3.1.1 计算域与网格划分  29-30
    3.1.2 流动控制方程  30-31
    3.1.3 湍流模型与离散格式  31-32
    3.1.4 边界条件  32
    3.1.5 结果分析  32-34
  3.2 边界层网格  34-36
    3.2.1 边界层网格的划分方式  34-35
    3.2.2 结果分析  35-36
    3.2.3 结论  36
  3.3 三维效应对翼型绕流计算的影响  36-43
    3.3.1 流线比较  37-39
    3.3.2 气动性能比较  39-40
    3.3.3 展向长度探讨  40-41
    3.3.4 结论  41-43
第四章 翼型气动性能的稳定性研究  43-54
  4.1 翼型升阻力不稳定现象及原因分析  43-47
    4.1.1 计算模型  43-44
    4.1.2 湍流模型的选取  44
    4.1.3 计算结果分析  44-45
    4.1.4 湍流模型的可靠性验证  45-47
  4.2 翼型的改型计算  47-53
    4.2.1 原翼型的气动特性分析  47-48
    4.2.2 改形翼型的气动特性分析  48-51
    4.2.3 原翼型的尾涡脱落分析  51-53
  4.3 结论  53-54
第五章 襟翼的稳定性分析  54-66
  5.1 襟翼对翼型气动性能的影响  54-60
    5.1.1 数值计算方法  54-55
    5.1.2 可靠性验证  55-56
    5.1.3 计算结果及分析  56-59
    5.1.4 结论  59-60
  5.2 襟翼受力的稳定性分析  60-66
    5.2.1 升阻力监测  60-62
    5.2.2 流场研究  62-65
    5.2.3 结论  65-66
结论与展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  73

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 风能、风力机械 > 风力机械和设备
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