某水平轴风力机气动力特性数值分析解析报告.pdf

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1、某水平轴风力机的气动力特性数值分析报告南京纳飞特流体技术有限公司2008年4月声明本报告内容的所有权归南京纳飞特流体技术有限公司，未经授权不得作商业用途。南京纳飞特流体技术有限公司www.nafeat.com目录1数值分析模型........................................................................................11.1几何模型....................................................................................11

2、.2网格划分....................................................................................21.3解算器设置................................................................................41.4定义与数据处理.........................................................................41.4.1定义与公式.....................

3、...........................................................41.4.2数据处理....................................................................................52风力机在定桨距角及转速下的风速特性..............................................53风力机整机展示....................................................................

4、................9—i—南京纳飞特流体技术有限公司www.nafeat.com1数值分析模型1.1几何模型本报告涉及剖面形状如图1.1所示的某水平轴风力机模型，叶轮及叶片主要特性表述如下：叶片数：2形式：上风式功率控制方式：失速控制（定桨矩角）额定功率：19.8kw切入风速：3m/s叶尖距轮毂中心线：5.029m叶尖桨距角：3deg旋转速度：71.33rpm塔架高度：12.192m轮毂直径：1.02m机舱长度：3.4m—1—某水平轴风力机的气动力特性数值分析图1.1某水平轴风力机几何结构1.2网格划分风力机运行在大自然中，因此风力机绕流是典型的外部流动，对于外部流动，

5、流动区域选择必须恰当。整个计算域为半圆柱，风力机上游区域距旋转平面5倍叶片长度，为了考虑风力机下游尾流对风力机性能的影响，下游区域距旋转平面10倍叶片长度，叶片的旋转平面延伸为半径为5倍叶片长度的半圆面。风力机计算域如图1.2所示。风力机的气动力特性计算为非定常计算，由于风轮需要旋转，对风力机进行特殊的空间网格划分。翼型叶片附近网格结构为O型，网格单元为六面体，翼剖面上+下表面各60个网格点，在翼型表面的绝大部分区域保证壁面首层网格高度y≤1，+在y<30范围内垂直于壁面方向的网格点数大于10个。远离叶片处的网格包含六面体、四面体、三棱柱、四棱锥等形状的单元，网格单元数为350万。叶

6、片表面及剖面网格如图1.3所示。—2—南京纳飞特流体技术有限公司www.nafeat.com图1.2水平轴风力机计算域图1.3水平轴风力机的网格划分（风力机局部）—3—某水平轴风力机的气动力特性数值分析1.3解算器设置Solver:PressureBased;Formulation:Implicit;ViscousModel:Spalart-Allmars;Material:Air,Density=1.225,Viscosity=1.7894e-05;OutBoundaryCondition:VelocityInletPressure-VelocityCoupling:Coupled

7、;Discretization:FirstOrderUpwind;Rotationaldegreepertimestep:10º;ResidualCriteria:1e-06.1.4定义与数据处理1.4.1定义与公式来流风速：V来流空气密度：ρ风力机旋转半径：R风力机叶片高度：H2风力机参考面积：A=π⋅R风力机旋转角速度(rad/s)：ω风力机所受扭矩：MM扭矩系数：C=M12ρVAR2风力机功率：P=M⋅ω—4—南京纳飞特流体技术有限公司www.naf