面元法预测mexico风轮三维气动性能

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1、分类号UDC工学硕士学位论文学校代码!!!!Z密级面元法预测HEXI00风轮三维气动性能专业名称指导教师研究生扬州大学二。一四年五月程援一王塾士一及一一』越一拉平一举一篮左jClassifiedIndex：U．D．C．：M．D．DissertationPredictionofMEXICOwindturbineaerodynamicperformancebypanelmethodMajor：FluidMachineryandEngineeringAdviser：Prof．TangFangpingGraduateStudent：LiZhuangYangzhouUnivers

2、ityMay,201李壮面元法预测MEXICO风轮三维气动性能III摘要随着科学技术的发展，能源需求的日益增大，环境保护问题也迫在眉睫。风能作为一种洁净的可再生环保能源以其独特的优越性越来越受到社会的重视。风力机发电是利用风能的主要形式，叶片是风力发电机吸收风能的重要元件。因此，对风力机叶片的气动性能研究是当前风力机空气动力学研究的一个热点，也是风力机研究的基础。风力机风轮三维流场具有低马赫数、高雷诺数的特点，本文把风轮流场看作为有势流场，将叶片表面和尾迹视为有势流场的边界，采用速度势方程作为流动控制方程，采用面元法进行求解，建立了水平轴风力机三维气动性能计算的模型，并

3、编制了面元法计算程序，对MEXICO风轮5种风速的轴向入流工况进行气动性能预测，分析了叶片截面的压力系数、法向力和切向力。叶片径向25％、35％、60％、82％、92％五个截面的气动性能与实验结果对比，低风速工况下压力系数吻合程度要好于高风速工况；随风速的增加，压力面最大压力所处的位置向尾缘移动，而吸力面最低压力所处的位置向前缘移动。在同一工况下，叶尖处的压力系数比叶根处的更接近实验值。叶片上的轴向力沿翼展方向基本呈现递增的变化规律，各截面上的轴向力在低风速时小于实验结果，风速较大时大于实验结果；而切向力变化较平缓，但沿翼展方向大致呈现递减的变化趋势。相同截面上轴向和切

4、向力均随来流风速的增大而增大。面元法全面考虑了攻角效应、弯度效应和厚度效应，基于速度势的面元法应用于风力机的扰流场模拟和气动性能计算相较于升力线、升力面方法具有明显的优越性；与求解RANS方程的CFD计算相比，计算资源消耗量大幅度降低。与实验结果对比表明，面元法具有结果准确、计算效率高、经验修正少等优点，为进一步的研究风力机气动性能，特别是大型变速变桨风力机气动性能提供了一个准确、快速的预估方法。关键词：风力机；面元法；气动性能；气动载荷；尾涡扬州大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,itisi

5、mpendingtoprotecttheenvironmemduetothelargerenergydemand．Asacleangreenrenewableenergyresource，windenergyattractsgreatattentionfromthesociety．Powergeneratedbythewindturbineisthemainformofwindenergyandwindturbinebladesaretheimportantwindenergyabsorptioncomponents．Therefore，researchonthewin

6、dturbineaerodynamicsofwindturbinebladeisnotonlyahottopicofthecurrentturbineaerodynamicsstudybutalsoprovidesabasicfoundationforwindsturbineresearch．孔eflowfieldofawindturbinerotorhassuchcharacteristicsaslowMachnumberandllighReynoldsnumber．Inthisthesis，theflowfiledofawindturbinerotorwastrea

7、tedasapotentialflowfieldandthebladesurfaceandbladewakeweretreatedastheboundaryofthepotentialflowfield，therefore，thevelocitypotentialequationwasusedasthegoverningequationandthepanelmethodisadoptedinthecalculationtocreateanumericalmodelconcerningthe3一Daerodynamicperformance