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1、风道内风力机流场实验与数值模拟研究TheExperimentalandNumericalResearchonWindTurbinesFlowFieldinsideaWindTunnel工程领域：环境工程(专业)作者姓名：孟艺伟指导教师：孙越霞副教授企业导师：王益崤高级工程师天津大学环境科学与工程学院2017年12月万方数据万方数据万方数据万方数据摘要现如今，传统的一次能源越来越难以满足人类生产发展的需求，化石能源带来的环境污染问题也愈发严重，开发利用新能源的意义格外重大。风能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源，越来越受到各个国
2、家的重视。除了对自然风能的开发利用，很多场合比如矿区风口、工业通风管道等都存在着大量机械风能的浪费，将风力发电装置安装在这些场合可以实现机械风能的回收利用。为了模拟有限空间内风力机流场变化以及对发电量的影响情况，本文选取100W小型水平轴风力发电机作为研究对象，并将风力机置于圆形风道中，利用轴流风机作为模拟风源，探究了来流风场均匀度对风力机发电量的影响，之后对单台风力机尾流场以及不同布置型式下的串列风力机尾流场进行了实验分析和数值模拟。本文主要内容包括以下三个方面：自主搭建风力发电实验台，在基于工控机的基础上，探究了不同孔径、
3、孔间距的均流板及其安放位置对风机出口段均流效果及风力机发电量的影响。找到了能够最大程度提高发电量的均流板和安装位置。运用实验的方法，对风道内单台风力机后部不同截面处的风速分布进行了测试，之后对不同间距布置下的串列风力机尾部流场风速分布以及下游风力机发电量进行测试，得到了单台风力机以及串列尾流场的速度变化信息，以及两台风力机相互影响的规律，为数值模拟提供了参考依据。运用CFD的方法，对风道内单台风力机、串列风力机尾流场进行建模和数值模拟，分析速度云图，提取各个截面上速度信息并与实验值相对比，更加深入探究了风道内置风力机尾流变化及
4、其相互影响规律，为大型风力发电机优化布置提供了理论参考依据。关键词：小型风力发电机，风速均匀度，尾流场，实验法，数值模拟法I万方数据II万方数据ABSTRACTNowadays,traditionalprimaryenergyisdifficulttoensurefastandsteadyeconomicdevelopment,Environmentalpollutioncausedbyfossilfuelsisalsobecomingmoreandmoreserious,undersuchcircumstance,itiso
5、fgreatimportancetoexploitnewenergy.Asarenewable,cleanenergy,windenergyhasabundantreserves,whichhasbeendevelopedrapidlyinvariouscountriesInadditiontothedevelopmentandutilizationofthenaturalwind,manyoccasionssuchasminingareatuyere,industrialventilationpipes,etc.Therea
6、realargenumberofmechanicalwindenergywaste,ifweputwindpowergenerationdeviceintotheseoccasions,wecanrecyclemechanicalwindenergy.InordertosimulatetheflowfieldofwindturbineinfinitespaceandtheinfluenceofpowergenerationTheobjectofthispaperis100Wsmallhorizontalaxiswindturb
7、ine.Weputthewindturbineintoacircularduct,andstudytheinteractionofflowfieldandgenerationefficiency.Interactionofonewindturbineandtwosetsofwindturbinesunderdifferentarrangementareresearchedbyexperimentalstudyandnumericalsimulation.Themaincontentsofthispaperincludethef
8、ollowingthreeaspects：Settingupthewindpowerstationindependently,basedonindustrialPC,exploringthedifferentaperture,holespacingflowplateandpo
