风力机叶片气动特性研究

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1、风力机叶片气动特性研究杨茂林2015年6月中图分类号：TK421.8UDC分类号：621.5风力机叶片气动特性研究作者姓名杨茂林学院名称机械与车辆学院指导教师杨策教授答辩委员会主席马朝臣教授申请学位工程硕士学科专业车辆工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月9日ResearchontheaerodynamiccharacteristicsofwindturbineCandidate:YangmaolinSchoolorDepartment:MechanicalEngineeringFacultyMentor:Pr

2、of.YangCeChair,ThesisCommittee:Prof.MaChaochenDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:VehicleEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:June,9,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含

3、为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着社会的不断发展进步，能源与环境问题始终是人类不可避免的话题，对可持续的清洁能源的有效利用是我们追寻的目标，因此，储藏量巨大的风能越来越受到各国的重视。将风能转化为电能的风力机得到了十足的发展，其型号广泛，从家用的小型机一直延伸到工业发电的大型机。在来风状态相同时，风力机性能的优劣是影响能量转化效率的重要因素，因此，使风力机在不

4、同的来流风速下保持良好的气动特性，从而以最优的风能利用效率完成能量转换是要达到的目的。风力机的气动性能是叶片表面流场结构引起的，因此对风力机气动性能的研究，即是对其流场与受力等因素的分析。基于此，我们选取了S809翼型及由其作为叶素所构成的风力机叶片PhaseⅥ进行了数值模拟计算。本文首先对S809翼型用流体计算软件Fluent进行了数值模拟计算。分别运用单方程SA模型、双方程标准k-ε模型和三方程k-kl-ω转捩模型计算了攻角为0~20°情况下的气动特性，并将模拟计算结果与实验值进行了对比。其次，对S809翼型沿展向拉伸，用

5、NUMECA计算了三维静止叶片的流场特性，并与二维计算结果和实验值进行了对比。最后，通过PhaseⅥ的叶片参数建模，在ProE软件中生成叶片三维模型，并在NUMECA软件中的Autogrid5中生成计算域网格，用Fine进行三维旋转叶片的数值计算。将计算结果与之前的二维、三维静止叶片及实验数据进行对比，得出彼此间的差异。计算了不同尖速比时叶片的风能利用效率，以及不同来流风速下风力机能量转化效率随风力机转速的变化情况。关键词：S809翼型；PhaseⅥ叶片；气动特性；风能利用效率I北京理工大学硕士学位论文AbstractWith

6、thedevelopmentofsociety,theproblemofenergyandenvironmentisafieldwecan’tescape,thegoalwepursuitisusethesustainablecleanenergyefficiently.So,thehugereservesofwindenergyattractsmoreandmoreattention.Thus,thewindturbinethattransferthewindenergyintoelectronicalenergyhasbe

7、enfullydeveloped.It’smodelsrangefromthehomeuseofmicrowindturbinetotheindustrialuseofhugewindturbine.Therefore,inordertoobtainthebestenergyconversionefficiency,weshouldkeepthewindturbineinagoodaerodynamiccharacteristics.Theaerodynamiccharacteristicsofthewindturbineis

8、causedbytheflowfieldstructureonthebladesurface.Thus,researchontheaerodynamicperformanceofwindturbineistoanalyzetheflowfieldstructure,force