叶尖小翼对风力机流场及振动特性的影响研究

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1、学校代码10530学号201230071689分类号TK83密级公开硕士学位论文叶尖小翼对风力机流场及振动特性的影响研究学位申请人王龙指导教师龚曙光教授学院名称机械工程学院学科专业动力工程研究方向装备结构CAE分析及优化二〇一五年六月ResearchonflowfieldandvibrationcharacteristicsimpactoftipvanetothewindturbineCandidateWanglongSupervisorProf.GongShuguangCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgr

2、amPowerEngineeringSpecializationCAE&OptimizationofEquipmentStructureDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJun.2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外研究成果，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声

3、明的法律后果由本人承担。＇作者签名：主东曰期；年占月３曰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，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行レ检索，可ッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。【Ｇ？；＞作者签名：ｉ永日期ｒ年月含日导师签名日期〇ｉ年月日ｙ：ｒ／摘要摘要风能是新能源中十分重要的一种，其总量巨大，绿色无污染，也是近几年发展十

4、分迅速且极具利用价值的一种。但风力发电与传统发电相比，其制造成本高且效率低下，提高发电效率一直是现代风力机理论不断探索的方向。因此，本文以10kw水平轴风力机为研究对象，运用Fluent对带不同尺寸的平板小翼风力机进行数值模拟，分析不同的叶尖小翼对风力机的流场特性及振动特性的影响，得出带小翼风力机功率放大特性机理。本文主要研究内容有：1．基于AnsysWorkbench平台，运用Fluent模块对有无小翼风力机进行数值模拟，将直叶片与带小翼叶片的风力机进行对比，研究其速度场、压力场及叶尖绕流对于风力机功率的影响，得出带小翼风力机功率放大特性的机理。对不

5、同的带小翼的风力机叶片在不同速度场下进行数值模拟，找出功率放大特性最优的叶片。2．对有无小翼的风力发电机单叶片进行模态分析及单向流固耦合下的预应力模态分析，得出各叶片的固有频率及各阶模态振型下的最大变形量和最大预应力，结果表明叶片加小翼及所加小翼的尺寸对叶片最大变形量和最大预应力的影响大于单向耦合风压预应力对叶片的影响。3．基于Workbench平台，运用Fluent模块与TransientStrural模块对有无小翼叶片进行双向耦合分析，获取叶片与流场的动态响应特性，分析叶尖小翼对风力机双向耦合振动特性的影响。本文为添加叶尖小翼对小型风力机气动性能及

6、振动特性的影响提供了有效的参考方法，所得结果对于带小翼风力机叶片的设计和安全稳定运行具有重要的参考价值和实际工程意义。关键词：风力机；叶尖小翼；功率放大；振动；流固耦合IAbstractAbstractWindenergyisoneimportantnewenergy,thetotalamountishuge,greenandpollution-free,anditisdevelopingveryrapidlyinrecentyearsandofgreatutilityvalue.However,comparedtothetraditionalpowe

7、rgeneration,itsmanufacturingcostishighwhiletheefficiencyislow,toimprovetheefficiencyofpowergenerationhasbeenafocusformodernwindturbinetheory.Therefore,with10kwhorizontalaxiswindturbineasresearchobject,usingFluenttosimulateflatwingletwindturbinewithdifferentsizes,thenanalyzingdif

8、ferenttipwinglets’influenceontheaerodynamicperf