| 题名 | 风沙环境下水平轴风力机的气动特性研究 |
| 作者 | 范向增 |
| 答辩日期 | 2014 |
| 导师 | 李仁年 ; 李德顺 |
| 关键词 | 水平轴风力机 风沙两相流 转矩特性 CFD 虚拟风洞 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 风能作为一种可再生能源,近年来开始大规模的开发和利用。目前风电机组主要以水平轴可变桨机组为主,其中风轮是将风能转换为机械能的重要部件。针对风沙环境下运行的风力机,本文利用数值模拟风洞的方法,研究了沙尘体积分数和沙尘颗粒直径对风轮转矩特性的影响及风沙流动规律。1.沙尘体积分数对风轮转矩特性影响当颗粒直径不变,风速在3-17m/s范围内时,风轮转矩随沙尘体积分数的增加而增加,且比洁净空气时的风轮转矩大。即风速在3-7m/s区域内风轮转矩随体积分数的增加并不敏感,风轮转矩变化较小;风速在7-17m/s区域内风轮转矩随沙尘体积分数的增加略有增加,说明此区间内风轮转矩对沙尘体积分数的变化比较敏感。风速在17-24m/s时,风轮转矩随沙尘体积分数增加要比洁净空气时小,高风速时风力机进入失速状态,流动是湍流运动,沙尘颗粒的存在加剧了流动分离,使风轮的出力减小。某一恒定风速时,随沙尘体积分数增加,风轮转矩随之增加。体积分数在0-4%之间时,风轮转矩随沙尘体积分数的增大较多,体积分数在4%-9%之间时转矩随体积分数增大幅度减小,但整体增大比较平稳,均比洁净空气时的要大。体积分数2%和4%时风轮转矩值相差不是很明显,但均大于洁净空气时风轮转矩值。2.颗粒直径对风轮转矩特性影响当沙尘体积分数不变,风速在3-17m/s范围内时,风轮转矩随沙尘颗粒直径的增加而增加,且比洁净空气时风轮转矩大。即风速在3-7m/s区域内风轮转矩随沙尘颗粒直径的增加并不敏感,风轮转矩随颗粒直径的增加变化较小;风速在7-17m/s区域内风轮转矩随颗粒直径的增加而增大较多,说明该高风速区域风轮转矩随颗粒直径的增加很敏感。风速在17-24m/s区域内风轮转矩随颗粒直径的增加其值减小,且含沙尘空气流动下的风轮转矩值均小于洁净空气时风轮的转矩大小,即高风速区域风轮严重失速,沿翼型表面流动紊乱。某一恒定风速时,随沙尘颗粒中值直径增大,风轮转矩随之增加。沙尘颗粒直径在0-0.05mm之间时,风轮转矩随沙尘颗粒直径的增大而增加,沙尘颗粒直径在0.05-0.2mmm之间时,风轮转矩随颗粒直径增大随之减小,但均比洁净空气时的转矩值大。总之,沙尘体积分数和沙尘颗粒直径的改变在一定风速范围内使风轮转矩值增加,且比洁净空气时的出力要大;当风速超过某一风速时,风力机开始失速,风轮出力减小,沙尘颗粒的存在加剧了流动紊乱,促使风轮出力比洁净空气时要小。因此,研究沙尘体积分数和沙尘颗粒直径对风轮气动性能和流动特性的影响在风沙环境下运行的风轮的出力预估和气固两相流动机理研究具有重要意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 85 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/90317]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 范向增. 风沙环境下水平轴风力机的气动特性研究[D]. 2014. |
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