風(fēng)力發(fā)電機(jī)的流固耦合分析.pdf

1、風(fēng)能作為可再生能源的一種形式，具有清潔環(huán)保、獲取便利、能源儲(chǔ)量大及可再生等特性，從而合理的利用風(fēng)能能夠在一定程度上緩解當(dāng)前能源短缺及改善環(huán)境污染現(xiàn)狀。風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為捕獲風(fēng)能的設(shè)備，通過(guò)葉片的旋轉(zhuǎn)捕獲風(fēng)能，進(jìn)而將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能后，通過(guò)并網(wǎng)發(fā)電將其輸送至電站，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)化及利用。
　　本文基于有限元分析工程軟件 ANSYS Workbench及 CFX，對(duì)功率為2MW的離岸風(fēng)機(jī)模型進(jìn)行了單向流固耦合分析，并對(duì)功率為100W的

2、微小型風(fēng)機(jī)進(jìn)行了單向和雙向的流固耦合分析。在大型離岸風(fēng)機(jī)模型的分析中，為了增強(qiáng)求解的穩(wěn)定性，提高網(wǎng)格質(zhì)量，在對(duì)其進(jìn)行流場(chǎng)劃分時(shí)，提出了“洋蔥型”嵌套結(jié)構(gòu)的流場(chǎng)模型，并對(duì)其進(jìn)行了網(wǎng)格收斂性優(yōu)化分析及相關(guān)的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特性分析；在單向流固耦合分析中，通過(guò)流體-結(jié)構(gòu)耦合特性，確定了風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)在風(fēng)場(chǎng)下整機(jī)的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。在微小型風(fēng)機(jī)的研究中，首先基于結(jié)構(gòu)的剛體特性，以此為模型并結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，研究了其啟動(dòng)特性，確定了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)風(fēng)速；結(jié)合實(shí)際風(fēng)

3、機(jī)的結(jié)構(gòu)特性及機(jī)械性能，驗(yàn)證了所建立模型的準(zhǔn)確性，并為后續(xù)微小型風(fēng)機(jī)的流固耦合分析提供堅(jiān)實(shí)的模型基礎(chǔ)，從而可以在一定程度上增加結(jié)果的可信度。在動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)該模型建立了對(duì)應(yīng)的流場(chǎng)模型，并同樣對(duì)其進(jìn)行了網(wǎng)格收斂性優(yōu)化分析；在該模型的收斂性分析中，拓展性的研究了風(fēng)機(jī)流場(chǎng)的內(nèi)外流場(chǎng)域網(wǎng)格數(shù)目與風(fēng)機(jī)功率的擬合關(guān)系，并給出了其對(duì)應(yīng)的擬合函數(shù)，對(duì)相似的研究有一定的參考價(jià)值；后采用擬合函數(shù)的最優(yōu)值對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格條件，對(duì)該條件下的風(fēng)機(jī)進(jìn)行了單、雙向