风剪切来流下风力机流场特性与风轮气动载荷研究

风剪切来流下风力机流场特性与风轮气动载荷研究

论文摘要

以某33 kW两叶片水平轴风力机的风轮为研究对象,采用CFD方法,研究风剪切来流下水平轴风力机流场特性与风轮气动载荷的分布规律。结果表明:在剪切来流下,风轮上游来流风速随方位角的波动曲线偏离由理论计算得到的风速波动曲线;尾流区轴向速度呈现非对称性分布,轮毂上方叶尖涡和叶根涡的移动速度大于轮毂下方叶尖涡和叶根涡的移动速度;同时,风力机叶片和风轮的气动载荷随方位角呈现正余弦的变化趋势,风轮气动载荷功率谱曲线的峰值对应的频率与叶片通过频率的整数倍相关。当风剪切指数由0.1增大到0.5时,风轮转矩和推力的均方根分别减小2.28%和1.43%,但其波动幅值随风剪切指数的增大而增大,并且风轮转矩和推力随方位角的波动曲线存在相位偏移现象,风剪切指数越大,相位偏移现象越明显;风轮偏航力矩和倾覆力矩的均方根分别增大4.07倍和4.04倍,且其波动幅值随风剪切指数的增大而增大。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 计算模型
  • 2 数值计算方法及边界条件
  • 3 数值计算方法的验证
  • 4 结果分析
  •   4.1 风轮上游轴向速度在不同方位角下的分布
  •   4.2 攻角随方位角的变化
  •   4.3 尾流区轴向速度分布
  •   4.4 气动载荷的变化规律
  • 5 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 张旭耀,杨从新,李寿图,郜志腾,罗颂

    关键词: 风剪切,风力机,流场特性,气动载荷

    来源: 太阳能学报 2019年11期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 新能源

    单位: 兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃省流体机械及系统重点实验室

    基金: 国家重点基础研究发展(973)计划(2014CB046201),国家自然科学基金(51566011)

    分类号: TK83

    页码: 3281-3288

    总页数: 8

    文件大小: 1898K

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