以风轮气动性能为目标的风力机翼型优化设计

来源 :第八届全国风能应用技术年会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:silas20
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  本文提出了一种优化风力机翼型气动特性的设计方法。在现有风力机翼型的基础上,通过改变其最大厚度位置至后缘部分的外形进行优化计算。采用N-S方程计算翼型的流场及气动特性,以提高风力机切向力同时减小其法向力为目的,用二维线性插值的方法进行多目标优化。以DU93W210翼型为例,优化后该翼型在法向力基本保持不变的情况下,切向力能有所提高。
其他文献
以风电机组系统角度探索了我国未来设计10MW风电机组在空气动力设计方面的一些问题及对策。从分析风能分布与风速分布关系以及风电机组风能利用系数随风速变化关系出发,研究了风轮基本参数确定方法,并以动量叶素理论为基础,建立了优化设计模型对10MW叶片外形优化设计进行了初步探索,并对风轮性能进行了评估,完成了10MW机组叶片及风轮外形建模。提出了通过适当提高叶尖线速度及拓宽风轮转速范围,可以达到优化机组塔
大型风力机组叶片设计需要专用的翼型族,以满足风力机组运行的环境要求。高升阻比、低粗糙度影响是该翼型族的气动性能特点。为了发展我国具有自主知识产权的风力机专用翼型族,在科技部863项目的支持下,北京航空航天大学联合国内气动研究单位,通过理论分析、数值模拟和风洞试验等技术途径,开发了两个适用于大型风力机组叶片的先进翼型族。理论分析和风洞试验表明,设计结果基本达到了预先设定的气动性能指标。
提出了水平轴风力机叶片的优化设计模型,该模型以风轮平均年能量输出最大为设计目标,并将风速的概率分布考虑进来。为了获得较好的优化结果,首先采用PKOPID程序对叶片进行反设计,获得较好性能的叶片几何。在此基础上,运用遗传算法进行搜索寻优,这样不仅减小了搜索的范围,也降低了搜索的时间。对叶片面积附加约束,以获得符合实际的叶片,采用5阶贝塞尔函数存设计点之间进行插值,以获得光滑的几何外形。利用该方法优化
与采用线性模犁的WAsP软件相比,CFD方法具有可以逼真模拟复杂地形三维风场大气流动的优势,因此成为了复杂地形风场风资源评估的发展方向。为了把CFD软件包FINE/TURBO和带有壁面函数的k-湍流模型用于复杂地形地貌风电场的风资源评估和微观选址中去,本文以南澳岛风场作为研究对象,在中性大气条件假设下,对风场区域以30度风向为间隔进行数值模拟。研究采用不同入口边界条件对数值计算结果的影响。比对模拟
安装在寒冷地区的风力机的叶片表面在冬季会出现积雪和结冰等现象。为研究叶片表面的结冰规律以及结冰对其性能的影响。进行了风力机叶片表面结冰的风洞试验研究。试验用叶片采用NACA0015翼型。试验在冬季进行,将室外寒冷空气引入风洞,并在试验段内安装了喷水装置,在一定气流温度下,测试了在不同风速和喷水水滴流量的环境条件下,不同叶片攻角下的叶片结冰情况,并测试了叶片的升阻力变化。试验结果表明,风速和空气中水
本文在动量-叶素理论和Betz理论的基础上,结合PKOPID软件进行了功率为600kw的定桨距水平轴风力机叶片的设计研究。叶片采用NREL(美国国家可再生能源实验室)发展的S818、S825和S826翼型。在性能预测中采用了叶尖损失、轮毂损失和vitema失速模型。本文提出了一种新的设计方法--高升力系数法,更好地发挥了翼型的高升力优势,然后,又采用了传统方法中的最大升阻比法设计叶片,并对两种方法
应用于大型风力机叶片内侧的平底后缘翼型与传统尖后缘厚翼型相比,在结构强度和气动特性两方面都具有很大的优势,代表了风力机翼型的一个发展方向。但是这种翼型产生的气动噪声远高于传统尖后缘翼型,因此其噪声计算及优化方法研究成为大型风力机叶片设计需要解决的关键问题。本文针对大型风力机叶片平底后缘翼型的气动噪声预测问题展开研究,采用二维非定常可压缩流动数值模拟与基于FfowcsWilliams-Hawking
对尾流发展过程的认知对于尾流建模和风力机排布等方面的研究具有重要意义。除了致动盘、远上游和远下游处,一维致动盘理论不能给出其它位置的流动速度、压力和流管边界。本文采用计算流体力学方法模拟致动盘,求解风轮附近及尾流流场,研究无粘假设下致动盘流管的整个发展过程。为了更好的捕捉尾流边界,采用自适应弹簧网格,使最密网格区域始终位于尾流速度梯度最大的区域,在不增加网格数量的条件下更精确地捕捉了尾流边界。
针对风力机预弯叶片,引入上反坐标系描述叶片的预弯变形,在惯性系下基于Htamilton原理建立预弯叶片动力学方程。叶片结构动力学模型基于中等变形梁理论,引入Hartenberg-Denavit增广转换矩阵,应用5节点18自由度梁单元模型进行叶片离散;翼型气动力计算采用Gutpa修正的风机Ieishman-Beddoes非定常气动力模型,入流模型则采用Suzuki广义动态尾迹入流模型,最后利用New
本文用Standard K-ε湍流模型、动网格技术和有限体积法离散控制方程,采用分离隐式解算器对立轴式风机旋转流场进行了数值模拟,求得了立轴式风机旋转过程中的速度场、压力场,反映了风机旋转过程的本质;应用双盘-多流管理论计算r各叶片及风机的扭矩、功率和风能利用系数。从而为工程设计提供依据。