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文檔簡介
1、化石燃料等傳統(tǒng)能源的利用導(dǎo)致的環(huán)境問題已經(jīng)成為21世紀(jì)世界各國面臨的焦點(diǎn)問題之一。隨著新能源技術(shù)核心問題的不斷突破,以及各國對新能源領(lǐng)域的政策傾斜加速了新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文根據(jù)目前風(fēng)力發(fā)電中風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行中存在的諸多問題為基礎(chǔ),以PhaseⅥ風(fēng)力機(jī)和某1.5MW風(fēng)力機(jī)為研究對象,研究風(fēng)力機(jī)在動態(tài)來流的作用下其流場和氣動性能的變化規(guī)律。本文利用CFD技術(shù)對PhaseⅥ風(fēng)力機(jī)的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。首先,通過模擬結(jié)果與實(shí)驗結(jié)果的對比,驗證了數(shù)
2、值方法的準(zhǔn)確性;其次,為了研究風(fēng)速變化率對風(fēng)力機(jī)氣動性能的影響,通過分析隨機(jī)風(fēng)速的變化率分布規(guī)律,建立了一種簡化的基于風(fēng)速變化率的動態(tài)風(fēng)速模型,該模型包括風(fēng)速增大和減小兩個過程;然后,模擬風(fēng)力機(jī)在該風(fēng)速模型下運(yùn)行的氣動性能,對比分析兩種過程下風(fēng)力機(jī)氣動性能的差異,進(jìn)而研究了動態(tài)來流下風(fēng)力機(jī)三維旋轉(zhuǎn)效應(yīng)對氣動性能的影響機(jī)理;最后,以一年一遇的極端運(yùn)行陣風(fēng)模型(EOG)作為動態(tài)來流模型,研究某1.5MW風(fēng)力機(jī)的動態(tài)失速問題。
本研
3、究主要內(nèi)容包括:⑴風(fēng)力機(jī)在動態(tài)來流作用下,由于風(fēng)速隨時間不斷變化,短時間內(nèi)要捕捉到不同時刻的風(fēng)速值,因此對網(wǎng)格質(zhì)量要求很高。對比風(fēng)速增加過程和減小過程風(fēng)力機(jī)葉片的轉(zhuǎn)矩,發(fā)現(xiàn)其在兩個過程的風(fēng)速變化率較低時,轉(zhuǎn)矩系數(shù)沒有明顯差異。而當(dāng)風(fēng)速變化率較高時,兩種過程下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)有明顯的差異。就此提出氣動敏感性的定義,把風(fēng)速變化率作為影響風(fēng)力機(jī)氣動敏感性的影響因子,即當(dāng)ΔV/Δt≥4.23時,轉(zhuǎn)矩系數(shù)會存在較大差值,當(dāng)ΔV/Δt≤4.23時,轉(zhuǎn)矩系
4、數(shù)則沒有明顯變化。⑵風(fēng)力機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)會使葉片吸力面的極限流線出現(xiàn)徑向流動現(xiàn)象。當(dāng)風(fēng)速大于10m/s時,風(fēng)力機(jī)葉片將發(fā)生失速,風(fēng)速越大,失速程度越嚴(yán)重。動態(tài)來流下風(fēng)速減小過程的失速程度小于增大過程。⑶通過對比二維翼型計算結(jié)果,動態(tài)三維旋轉(zhuǎn)效應(yīng)使葉片處葉素的流線分離程度降低,造成失速延遲,導(dǎo)致其升、阻力系數(shù)和臨界攻角增大。動態(tài)過程中的風(fēng)速增大過程的升、阻力系數(shù)在較低攻角時變化差異不大,而在較高攻角時,風(fēng)速增大過程的升、阻力系數(shù)小于風(fēng)速減小過
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