Research on Investigation of Pressure Force Effect on a Wind Turbine Performance Using BEM.pdf

1、空氣運(yùn)動進(jìn)入風(fēng)力機(jī)，將會繞曲面運(yùn)動并產(chǎn)生動力推動葉片旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過連接軸連接發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力?？諝鈩恿W(xué)作為風(fēng)機(jī)概念設(shè)計(jì)的主要建模工具應(yīng)用葉素動量理論，用以了解風(fēng)機(jī)空氣動力學(xué)的基礎(chǔ)。一維古典動量理論一直假定均勻軸向力從而給出了一個(gè)理想的最大功率，忽略了風(fēng)力機(jī)受力的作用。然而，最近的研究表明，這對風(fēng)力機(jī)的性能存在一定的影響。本碩士論文探討葉片局部壓力對風(fēng)力機(jī)性能的影響。
　　 本文將單獨(dú)介紹鼓動盤盤動量理論和葉素

2、動量理論，并根據(jù)這兩個(gè)理論確定空氣動力學(xué)模型的要求。由于風(fēng)機(jī)工作有失速和非失速兩種工作狀況，為了幫助模擬實(shí)際旋轉(zhuǎn)模型，本文對分離和失速延遲的概念進(jìn)行了解釋。起初，根據(jù)國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的分析報(bào)告結(jié)果有一個(gè)分析準(zhǔn)則，而有必要對現(xiàn)有的葉素動量理論進(jìn)行修正。根據(jù)這個(gè)報(bào)告的結(jié)果應(yīng)用葉素動量理論對S809翼型周圍的流場進(jìn)行模擬。Matlab應(yīng)用古典葉素動量理論建立的包括葉片受力的模型，與國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的分析報(bào)告結(jié)果大相徑庭。基于新的模型，

3、預(yù)報(bào)了包括失速前后工況、三個(gè)主要參數(shù)的變量的風(fēng)力機(jī)性能。升力系數(shù)、阻力系數(shù)、流入因子、轉(zhuǎn)子功率和葉片推力系數(shù)都是參考的風(fēng)力機(jī)性能參數(shù)。根據(jù)不同的風(fēng)速和攻角的組合計(jì)算了這些參數(shù)?？紤]了壓力軸向分量的因素后，相應(yīng)的曲線與古典葉素動量理論的結(jié)果進(jìn)行了對比。最后，為了確定風(fēng)力機(jī)軸向受力分量的影響，對結(jié)果進(jìn)行了對比分析。計(jì)算結(jié)果表明，在對風(fēng)壓力進(jìn)行考慮后，風(fēng)力機(jī)的性能降低。這說明現(xiàn)行風(fēng)力機(jī)的輸出功率都被高估了。未來的風(fēng)力機(jī)模型應(yīng)該對這個(gè)分量進(jìn)行考

4、慮以擁有一個(gè)準(zhǔn)確的性能評估。然而，目前的工作對于完全失速工況的計(jì)算的精確度還有一定的缺陷。此外，風(fēng)動力系數(shù)的敏感性導(dǎo)致一些預(yù)測值，即使在失速前的狀況也有一定預(yù)期的偏差。并且，渦邊界元法無法考慮的葉尖區(qū)域?qū)ιΦ母哓暙I(xiàn)也導(dǎo)致了結(jié)果在可以接受范圍內(nèi)的一些誤差。然而，對于性能預(yù)報(bào)，相對誤差分析比絕對誤差要更重要。未來對于這個(gè)課題的研究，可以集中在準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的收集，應(yīng)用一個(gè)準(zhǔn)確的失速模型來模擬真實(shí)情況。另外，本文工作需要一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果從而進(jìn)行全