低風(fēng)速風(fēng)力機(jī)彎掠葉片優(yōu)化及CFD分析.pdf

1、本文基于仿生原理，采用彎掠葉片技術(shù)設(shè)計(jì)低風(fēng)速風(fēng)力機(jī)葉片，利用Isight集成三維建模軟件、流體仿真軟件等，以直葉片為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，獲得低風(fēng)速下最佳的彎掠外形。本文所使用的直葉片來自于中丹海上風(fēng)電合作項(xiàng)目的海上風(fēng)力機(jī)葉片，翼型為丹麥某大學(xué)開發(fā)的專用風(fēng)力機(jī)翼型。以下是本文所做的主要工作:
　　1.深入研究風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)理論及風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。
　　2.采用Isight優(yōu)化平臺(tái)集成三維建模軟件、網(wǎng)格劃分軟件和流體仿真計(jì)算

2、軟件，在保證葉輪掃掠面積恒定的前提下對(duì)彎掠葉片的外形進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。首先使用自編的程序?qū)⑷~片模型參數(shù)化，在每次的優(yōu)化過程中Isight可以調(diào)用程序修改模型數(shù)據(jù)，并且確保能夠進(jìn)行三維建模，再通過ANSYS ICEM-CFD網(wǎng)格劃分軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格自動(dòng)劃分，最后使用Fluent里的jou腳本文件實(shí)現(xiàn)邊界條件自動(dòng)設(shè)置和數(shù)值計(jì)算。Isight的功能在于集成調(diào)用所有軟件，修改優(yōu)化變量，設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)和約束條件。這樣就可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)葉片全三維仿真優(yōu)化的過程

3、。
　　3.對(duì)直葉片和彎掠葉片軸向入流工況的數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。從葉片的外特性（輸出轉(zhuǎn)矩、風(fēng)能利用系數(shù)、受到的推力）、攻角變化、截面壓力系數(shù)分布三個(gè)角度進(jìn)行對(duì)比分析。分析結(jié)果表明，彎掠葉片的氣動(dòng)性能比直葉片更加出色。低風(fēng)速工況彎掠葉片能夠明顯提升葉片的輸出功率，提高風(fēng)能利用系數(shù)。同時(shí)，彎掠葉片還能減小軸向推力，使風(fēng)力機(jī)葉片受到的推力峰值明顯降低，對(duì)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的好處。
　　4.對(duì)直葉片和彎掠葉片的偏航工況數(shù)值計(jì)算結(jié)果