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《风力发电机整机气动性能数值模拟计算与仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第37卷第3期Vol.37No.32009年3月Mar.2009发电技术风力发电机整机气动性能数值模拟计算与仿真研究1,221张果宇,蒋劲,刘长陆(1.水利部杭州机械设计研究所,杭州310012;2.武汉大学动力与机械学院,武汉430072)摘要:利用Fluent软件对风力机整机在额定风速和7个非额定风速的工况下进行气动性能的数值模拟计算,分析多个风速的工况下的风力机整机气动性能的特点和差异,仿真叶片气动流场流态,并计算叶轮的受力、扭转力矩、输出轴功率和风能利用效率等性能参数,验证风力机气动性能数值模拟的可靠性,观察其叶轮
2、表面以及整机的压强分布、流速分布、湍流强度、流速矢量等流态图。对风力发电机叶片的设计和气动数值模拟计算分析的工作可深化对风力发电机叶片及整机的气动性能的了解,仿真风力发电机组气动流场,并能为风力机叶片及整机的设计、改型和研发工作提供技术参数和指导意见。关键词:风力发电机整机;数值模拟;气动性能作者简介:张果宇(19852),男,硕士研究生,主要从事流体机械流动仿真研究。中图分类号:TK83文献标志码:A文章编号:100129529(2009)0320449204Numericalsimulationofaerodynami
3、cperformanceforwindturbines1,221ZHANGGuo2yu,JIANGJin,LIUChang2lu(1.HangzhouMachineDesignandResearchInstituteofNationalMinistryofWaterResource,Hangzhou310012,China;2.SchoolofPower&MechanicalEngineering,WuhanUniv.,Wuhan430072,China)Abstract:TheFluentsoftwarewasusedf
4、ornumericalsimulationoftheaerodynamicperformanceforwindturbinesatratedwindspeedandsevenotherspeedstoanalyzethecharacteristicsoftheturbine’saerodynamicperformanceun2derdifferentspeeds.Thepneumaticflowfieldofthebladewassimulated,andtheload,thetorsionaltorque,theout2
5、put,andtheefficiencyofthebladewheelwerecalculated.Thevisualimagesonpressuredistribution,flowratedis2tribution,turbulentintensity,velocityvectorofthebladewheelandthewholeturbineaswellweregiven.Keywords:windturbine;numericalsimulation;aerodynamicperformance国外在风力机气动数
6、值模拟领域比国内开展气动性能的特点和差异,仿真叶片气动流场流态,要早约3年,而且研究的更为深入。国内在该领并计算叶轮的受力、扭转力矩、输出轴功率和风能域研究成果不多,三维的气动数值模拟方面明显利用效率等性能参数,验证风力机气动性能数值比国外要滞后,二维的气动也主要是一些工科高模拟的可靠性,观察其叶轮表面以及整机的压强校基于航天领域来开展工作。在数值模拟计算方分布、流速分布、湍流强度、流速矢量等流态图。面,国内外运用Fluent软件进行计算的研究很少,1数值模拟计算方法利用其他数值模拟软件计算的也不多,可见在风力机气动模拟领
7、域专业流体计算软件还没广泛运RNGk2ε模型的输运方程为:用。很多的研究人员运用自编的N-S方程程序μDk•t•kρ=[(μ+)]+Gk-ρε(1)进行计算,证实了数值计算也可以很好地对翼型Dt•xiσk•xi气动性能进行模拟μ2,只是较之专业软件在图形和Dε•t•εε3ε[125]ρ=[(μ+σ)]+Cε1Gk-Cε2ρ计算后处理方面有不足的地方。Dt•xiε•xikk本文用Fluent软件对风力机整机在额定风速(2)3和7个非额定风速的工况下进行气动性能的数值3Cμη(1-η/η0)Cε2=Cε2+3(3)模拟计算,分
8、析多个风速的工况下的风力机整机1+βη04502009,37(3)式中μt———湍流涡团粘性系数;Gk———平均速度梯度引起的湍动能k的产生项;Cμ、Cε1、Cε2σk和σε———经验常数。各湍流模型常数分别为:Cμ=0.0845,Cε1=1.42,Cε2=1.68,σk=0.72,σε=0.75。由于
