风力机翼型气动性能及流固耦合分析

《风力机翼型气动性能及流固耦合分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10530学号201230071643分类号TK83密级公开硕士学位论文风力机翼型气动性能及流固耦合分析学位申请人邓艳波指导教师龚曙光教授学院名称机械工程学院学科专业动力工程及工程热物理研究方向装备结构CAE分析及优化二零一五年六月五日TheAnalysisofWindTurbineAirfoilAerodynamicPerformanceandFluid-solidInteractionCandidateDengYanboSupervisorProf.GongShuguangCollegeSchoolofMec

2、hanicalEngineeringProgramPowerengineeringandengineeringthermalphysicsSpecializationCAE&OptimizationofEquipmentStructureDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJun,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人巧重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含

3、任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名）；＾月２曰：巧ｉ衫歹也曰期巧ｊ＾学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可１＾１采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

4、涉密论文按学校规定处理。作者签名：＾日期；＞ｗｊｒ年备月《日导师签在日期厶少年６月日。摘要摘要风力发电机工作的过程中，叶片作为转换能量的重要部件时刻都和流场发生着交互作用，因此，风力机叶片气动性能的好坏直接决定着其风能利用效率的高低。对于叶片而言，流场特性的变化，又对叶片产生了时刻变化的气动载荷。新产生的气动载荷再次使叶片发生形变，如此反复。这种叶片结构和流场之间的相互作用对风力机的安全平稳运行构成重大威胁；对于流场而言，由于交互作用而产生的叶片变形，会使流场的流动特性发生改变，而这对大型风电场中风电机

5、组间的高效运转来说尤为重要。由此可见，对叶片的气动性能、结构振动特性及流场特性的研究显得至关重要。本文基于ANSYSWorkbench多物理场仿真平台，采用CFX双向流固耦合的方法，以10kW三叶片风力机为研究对象，对其翼型气动性能、振动特性以及流场特性进行研究。主要研究内容如下：1.借助CFX软件对小型风力机专用SG6040翼型的气动性能进行模拟计算，分析不同湍流模型对翼型近壁面流体流动的影响，以及雷诺数对翼型升力系数、阻力系数、流动分离特性和失速特性等的影响。2.基于Workbench平台对柔性叶片的结构分析及单、双

6、向流固耦合进行分析，研究预应力对叶片结构模态和相应振型的影响，并分别探讨风压预应力及旋转预应力分别对其振动频率的影响。3.采用双向流固耦合分析的方法，对风轮所在流场进行流动特性分析，并对风力机尾迹流场特性进行研究，以期对大型风电场中风力机组的优化布置起到一定的指导意义。关键词：风力发电机；气动性能；流固耦合；尾迹特性；风电场IAbstractAbstractIntheworkingprocessofwindgenerators,windturbine,asanimportantpartofenergyconversion

7、,interactwiththeairfloweveryminute.Theaerodynamicperformanceofwindturbinebladedirectlydeterminesthelevelofitswindenergyconversionefficiency.Fortheblade,thechangingflowfieldcharacteristicsinevitablydrivetochangetheaerodynamicloadsonthebladeinturn.Thenewlyappliedae

8、rodynamicloadsrepeatedlymakethebladedeformation,andsoforth.Theinteractionbetweenthestructureandtheflowfieldposeamajorthreattothesafetyofthewindturbine.Forthefl