基于馬格努斯效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)葉片流場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf_第1頁(yè)
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1、當(dāng)前在傳統(tǒng)能源日漸匱乏和環(huán)境問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重的壓力下,開(kāi)發(fā)可再生的綠色能源已經(jīng)成為了各國(guó)的未來(lái)能源戰(zhàn)略的必然方向。而作為可再生能源形式的風(fēng)力發(fā)電,不但清潔無(wú)污染,而且是可再生能源發(fā)電技術(shù)中最成熟和最具規(guī)模開(kāi)發(fā)條件的發(fā)電方式之一,已受到世界各國(guó)的歡迎和重視。目前,風(fēng)力發(fā)電機(jī)是風(fēng)能利用最主要的形式,在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最關(guān)鍵的部件是葉片。葉片的結(jié)構(gòu)直接決定了風(fēng)能利用的效率,因此葉片的構(gòu)型設(shè)計(jì)和氣動(dòng)性能就一直是研究的焦點(diǎn)。葉片設(shè)計(jì)成功與否直接決定了風(fēng)力

2、機(jī)設(shè)計(jì)的成敗。但是,我國(guó)在葉片研究領(lǐng)域起步較晚,還不具備自主研發(fā)的實(shí)力;而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家基于技術(shù)壟斷的考慮,長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)的葉片設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)封鎖,所以在我國(guó)開(kāi)展葉片的研究是很有必要的。
  本文提出了一種基于馬格努斯效應(yīng)的風(fēng)能葉片的新構(gòu)型,并對(duì)馬格努斯葉片的力學(xué)模型、翼型的氣動(dòng)性能和葉輪的空氣動(dòng)力學(xué)等方面進(jìn)行了相關(guān)的研究。
  首先,以動(dòng)量理論、葉素理論和伯努利方程等基本理論為基礎(chǔ),利用風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)的基本理論和貝茨模型推導(dǎo)出了馬

3、格努斯葉片的空氣力學(xué)模型。
  在Fluent中完成了翼型的二維數(shù)值模擬,得到了影響翼型氣動(dòng)性能的規(guī)律,運(yùn)用Matlab對(duì)求得的翼型各離散工況下的性能參數(shù)進(jìn)行處理,經(jīng)過(guò)插值得出了翼型的氣動(dòng)性能,并比較了馬格努斯翼型與傳統(tǒng)翼型各自的性能特性。
  然后,繼續(xù)對(duì)風(fēng)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行了三維動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬,分析了葉片流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和流場(chǎng)分布的情況,為進(jìn)一步改善葉片的性能提供了方向,并利用正交實(shí)驗(yàn)直觀分析和方差分析的方法,得到了葉片的各個(gè)結(jié)構(gòu)

4、參數(shù)對(duì)葉片空氣動(dòng)力性能的影響規(guī)律,之后將馬格努斯葉片的受力和性能參數(shù)與傳統(tǒng)翼型氣動(dòng)性能進(jìn)行了對(duì)比,指出了馬格努斯葉片廣闊的發(fā)展前景。
  最后,根據(jù)馬格努斯葉片結(jié)構(gòu)和性能的特點(diǎn),對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化,并對(duì)重要的部件進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度的校核滿(mǎn)足了實(shí)際的需要,為馬格努斯葉片的進(jìn)一步研發(fā)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
  本文的研究工作和成果對(duì)馬格努斯翼型氣動(dòng)性能的進(jìn)一步研究具有一定的理論價(jià)值;對(duì)我國(guó)新型風(fēng)力機(jī)葉片的研制和開(kāi)發(fā)具有重要的

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