發(fā)布時間：2020-12-23 18:02

　　當前在傳統(tǒng)能源日漸匱乏和環(huán)境問題越發(fā)嚴重的壓力下,開發(fā)可再生的綠色能源已經(jīng)成為了各國的未來能源戰(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)模開發(fā)條件的發(fā)電方式之一,已受到世界各國的歡迎和重視。目前,風(fēng)力發(fā)電機是風(fēng)能利用最主要的形式,在風(fēng)力發(fā)電機中最關(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)計和氣動性能就一直是研究的焦點。葉片設(shè)計成功與否直接決定了風(fēng)力機設(shè)計的成敗。但是,我國在葉片研究領(lǐng)域起步較晚,還不具備自主研發(fā)的實力;而國外發(fā)達國家基于技術(shù)壟斷的考慮,長期對我國的葉片設(shè)計進行技術(shù)封鎖,所以在我國開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,并對馬格努斯葉片的力學(xué)模型、翼型的氣動性能和葉輪的空氣動力學(xué)等方面進行了相關(guān)的研究。首先,以動量理論、葉素理論和伯努利方程等基本理論為基礎(chǔ),利用風(fēng)力機葉片設(shè)計的基本理論和貝茨模型推導(dǎo)出了馬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性能的規(guī)律,運用Matlab對求得的翼型各離散工況下的性能... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

馬格努斯效應(yīng)原理圖

前者的葉片是圓柱型結(jié)構(gòu)，并由一個額外的電動機驅(qū)動自轉(zhuǎn)。當有風(fēng)吹過葉片的時候，由馬格努斯效應(yīng)分析可知，這時會在葉片上產(chǎn)生一個升力，從而在安裝葉片的主軸上產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩帶動發(fā)電機發(fā)電，如圖1-3所示。這種構(gòu)型的風(fēng)力發(fā)電機最大的優(yōu)點在于能夠產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)動力矩，該力矩是普通風(fēng)力發(fā)電機所產(chǎn)生的力矩的數(shù)倍。這樣一來，風(fēng)力發(fā)電機即使在低風(fēng)速時也能夠提供大的力矩帶動發(fā)電機發(fā)電，這將大大降低風(fēng)力發(fā)電機的最低啟動速度，更大程度的利用風(fēng)能，以及提高風(fēng)力發(fā)電機的工作時間和效率。a) 主視圖a) Main viewb) 俯視圖b) Top view圖1-3 馬格努斯葉片的構(gòu)型Fig.1-3 Configuration of Magnus blade1.4 本文主要研究內(nèi)容本論文主要通過正交實驗并利用數(shù)值模擬的方法分析相關(guān)因素對馬格努斯葉片氣動性能的影響，其研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：- 6 -

最早由德國科學(xué)家貝茨(Betz)提出了一種描述理想情況下的氣流動量模型，也稱為貝茨模型，如圖2-3 所示。該模型考慮了若干假設(shè)條件的簡化單元流管，主要用于描述氣流與風(fēng)輪間的作用關(guān)系。盡管貝茨模型缺乏對風(fēng)能機組氣動設(shè)計的具體指導(dǎo)，但可用于風(fēng)輪的基本氣動原理的分析，是風(fēng)能利用的基礎(chǔ)[34,35]。貝茨模型假設(shè)的理想情況為(1) 氣流是不可壓縮的水平均勻定常流，且風(fēng)輪尾流不旋轉(zhuǎn).(2) 處于風(fēng)輪前后遠方的氣流靜壓相等.(3) 將風(fēng)輪簡化為一圓盤，軸向力(推力)沿圓盤均勻分布，且圓盤上沒有摩- 10 -

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]風(fēng)力發(fā)電機葉片技術(shù)的發(fā)展概況與趨勢[J]. 蓋曉玲,田德,王海寬,韓巧麗,徐麗娜,王利俊.  農(nóng)村牧區(qū)機械化. 2006(04)
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碩士論文
[1]風(fēng)力機葉片幾何設(shè)計與空氣動力學(xué)仿真[D]. 包飛.大連理工大學(xué) 2009
[2]戶用小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研制[D]. 楊慧杰.北京工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：2934118