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时间:2019-06-21
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1、识别有价值顾客及无价值顾客-1-中国科技论文在线水平轴风力机非线性尾流模型的研究#杨瑞,张升龙,王久鑫,夏巍巍*基金项目:教育部博士点基金项目(项目编号:20106201120001);教育部博士点新教师基金项目(项目编号:20106201120001)作者简介:杨瑞(198><#004699'>70-),男,副教授,主要研究风力机空气动力学特性(兰州理工大学能源与动力工程学院,兰州<#004699'>730050)5摘要:现有的线性尾流(圆柱流面)模型,将转轮看作是由数目无限多弦长无限小的叶片所组成的“制动圆盘”,没有考虑叶片展向的变环量分布和诱导速度的展(径)向分量,认为
2、从叶片尾缘脱落的各尾涡束都位于各自的圆柱面上,这显然与实际观察到的尾涡结构不符。从而提出了“非线性”尾迹模型,该模型将转轮后的尾流旋涡系分为沿转轮轴的中心涡、沿叶片轴的附着涡和从叶片尾缘处脱落且伸展到无限远处的尾涡系。在该模型下使用10Biot-Savart定律推导出各旋涡系诱导速度的积分方程。关键词:水平轴风力机;尾流模型;诱导速度;积分方程中图分类号:TK83ReseachofTheNonlinearWakeModelofHorizontalAxis15WindTurbineYangRui,ZhangShenglong,WangJiuxin,XiaWeiwei(Schoo
3、lofEnergyandPowerEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou<#004699'>730050)Abstract:Intheexistinglinearwake(cylindricalsurface)modelofhorizontalaxiswindturbines,therotorwastakenastheactuator-disccomposedofinfinitebladeswithinfinitesimalchords.The20distributionofvariablecirculational
4、ongbladewasnottakenintoaccountandthespan-wise(orradial)componentofinducedvelocityistotallyignored.Andassumedthatthealltrailingvortexfilamentshedfrombladetrailingedgewouldlocateontheirowncylindricalstream-surface.Thisaerodynamicmodelfordeterminationofwakeconfigurationisobviouslydifferentfrom
5、thatactuallyobservedwakeinwindtunnelexperiment.Therefore,a;nonlinear;wakemodelwas25proposed,inthismodelthewakevortexsystemwasdividedintothecentralvortexalongrotoraxis,theboundvortexalongbladeaxis,thewakevortexsheetsshedfrombladetrailingedgeandextentintoinfinitybehindtherotor.Then,onthebasis
6、ofpotentialtheoryinfluidmechanicsasetofintegralequationsforevaluationofinducedvelocityinwakewerederivedwithBiot-Savart’sformula.30Keywords:horizontalaxiswindturbines;wakemodel;inducedvelocity;integralequation0引言风力机的涡尾结构对风力机气动性能起着非常重要的作用,目前提出的风力机尾流气动模型虽然能比较有效的分析并计算出转轮处的诱导速度及作用在转轮上的气动力[1,2,3,
7、4]。但是这些模型大都是建立在线性尾流模型的基础上,将转轮看作是由无限多弦长无限小的叶片35所组成的“制动圆盘”,并没有考虑沿叶片展向的变环量分布和诱导速度的展向分量,且认为叶片处的诱导速度不影响尾流的气动结构,因而用这样的气动模型所作的转轮气动分析和计算结果与实际结果肯定会有差距。因此,在本文中将提出一种新的尾流气动模型---“非线性”尾流气动模型,通过使用Biot-Savart公式推导得出风力机尾流中诱导速度的积分公式。1研究模型40为了方便对模型进行数学描述,在风力机转轮上建立一个笛卡儿坐标系Ox
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