翼型及粗糙度对风力机叶片气动性能影响的初探

《翼型及粗糙度对风力机叶片气动性能影响的初探》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:学校码:10128UDC:学号：20121100139号:硕士学位论文（学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：热能工程论文题目：翼型及粗糙度对风力机叶片气动性能影响的初探英文题目：InvestigationonInfluenceofAirfoilsandRoughnessonAerodynamicPerformanceofWindTurbineBlade学生姓名：焦灵燕导师姓名：汪建文教授二○一五年六月原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研宄工作及取得的*研究成果。除文中己经注明引用的内容外，论文中不包含

2、其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内蒙古工业大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:日期：麗、(>、⑴日期：〇学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古工业大学有权将学位论文的全部或部分内容保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。为保护学校和导师的知识产权，作者毕业后涉及该学位论文的主要内

3、容或研宄成果用于发表学术论文须征得内蒙古工业大学就读期间导师的同意，并且版权单位必须署名为内蒙古工业大学方可投稿或公开发表。本学位论文属于保密□，在_年解密后适用本授权书。不保密(请在以上方框内打“V”)学位论文作者签名:I#4指导教师签名:曰m：i〇di〇曰期:^w内蒙古工业大学硕士学位论文摘要叶片是决定风力机效率的关键部件。在我国西北地区，风力机常处于风沙环境，风蚀会使叶片性能发生改变。因此，分析粗糙度对叶片气动性能影响规律具有重要意义。本文针对翼型粗糙度情况，以不同叶片为研究对象，开展了风力机叶片气动性能的研究。本文设计了功率为300

4、W的5种风力机叶片。选定对粗糙度不敏感、适合设计工况的的5种翼型，运用Profili软件与插值法，得出翼型升力系数、阻力系数的完整数据。采用优化迭代程序，对叶片弦长、扭角反复修正计算，并在不同转速、不同风速下对风轮的功率、转矩、推力进行研究。依据弦长为1m的翼型模型，自定义符合理论及计算的简化粗糙带，运用FLUENT流体软件分析，确定了粗糙度量化方式、尾缘粗糙度敏感位置。在尾缘光滑和粗糙条件下，分别计算了5种不同叶片翼型气动参数随攻角的分布情况，并获取不同粗糙度对翼型气动特性的影响规律及速度场云图。通过对叶片气动性能的计算，分析发现：随着转速

5、的增大，5种风轮的功率与转矩均呈现先增大后减小的规律，其最大推力都分布在转速600r/min—800r/min范围内；同时，风轮功率随计算风速的增大而增大，自风速达到13m/s，功率出现下降趋势，5种风轮对应的湍流层推力为72.38N。由粗糙度的研究得到：以粗糙带表征粗糙度，可有效的量化相对粗糙度公式及积灰理论。叶片翼型升力系数对距离尾缘10%处的粗糙度较敏感。另外发现，尾缘粗糙度使翼型升力系数提升的理论不具有普遍性。粗糙度会造成翼型阻力系数增大、升阻比降低，FFA-W2-211、NACA4415、S822、DU-W2-250、SD2030叶

6、片翼型的升阻比分别下降了13%、17%、11%、12%、15%，对应在粗糙度为0.008、0.004、0.008、0.008、0.01时气动参数变化明显。尾缘粗糙度使翼型的流动分离现象提前。综合分析，以S822为初始翼型的风力机叶片最适合设计工况及低雷诺数下的风沙环境。关键词：风力机；叶片；专用翼型；气动性能；尾缘粗糙度I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractBladeisthekeycomponentofwindturbine.InthenorthwestregionofChina,windturbineisoftenusedinthe

7、environmentofsandstorm,theperformanceofbladeischangedbythewinderosion.Therefore,theanalysiswhichisabouttheinfluenceofroughnessonaerodynamicperformanceofbladeshasgreatsignificance.Thepaperisforroughnesssituationofairfoils,usingthedifferentbladesasresearchingobjects,carriedou

8、ttheresearchontheaerodynamicperformanceofblades.Thepaperdesigns5kindsofwindturbine