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。空氣動力學(xué)作為風(fēng)機(jī)概念設(shè)計的主要建模工具應(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)國家可再生能源實驗室的分析報告結(jié)果有一個分析準(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)這個報告的結(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驗室的分析報告結(jié)果大相徑庭。基于新的模型，

3、預(yù)報了包括失速前后工況、三個主要參數(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)該對這個分量進(jìn)行考

4、慮以擁有一個準(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，相對誤差分析比絕對誤差要更重要。未來對于這個課題的研究，可以集中在準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的收集，應(yīng)用一個準(zhǔn)確的失速模型來模擬真實情況。另外，本文工作需要一個實驗驗證結(jié)果從而進(jìn)行全