基于汽車風(fēng)速的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著生活水平不斷提高,人們對(duì)汽車的需求越來(lái)越多,這給環(huán)境帶來(lái)的危害也越來(lái)越多。為了緩解汽車對(duì)環(huán)境的危害,目前有很多學(xué)者對(duì)汽車?yán)米咝酗L(fēng)發(fā)電這一領(lǐng)域進(jìn)行探索研究,21世紀(jì)以來(lái)多位學(xué)者申請(qǐng)的關(guān)于車載風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的專利被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)。 本文論述的基于汽車風(fēng)速的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)主要研究利用汽車行駛過(guò)程中的風(fēng)能來(lái)發(fā)電的系統(tǒng),該發(fā)電系統(tǒng)可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑仞伣o汽車?yán)?以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。通過(guò)對(duì)貝茨理論等風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的理論學(xué)習(xí)以及借鑒前人的研究成果,設(shè)計(jì)一種車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)。車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)安裝在汽車車身通風(fēng)口中,包括導(dǎo)風(fēng)罩、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、葉片、整流器等裝置。利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法,在Gambit中建立導(dǎo)風(fēng)罩三維有限元風(fēng)洞模型,利用Fluent對(duì)導(dǎo)風(fēng)罩尺寸參數(shù)進(jìn)行流體仿真,得到導(dǎo)風(fēng)罩尺寸參數(shù)優(yōu)化結(jié)果。根據(jù)導(dǎo)風(fēng)罩尺寸,設(shè)計(jì)出葉片數(shù)量、布局、尺寸,利用解析法、仿真法求解出葉片攻角和安裝角。根據(jù)已有的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置,選擇發(fā)電機(jī)、蓄電池等發(fā)電部件,設(shè)計(jì)出與發(fā)電機(jī)裝配的實(shí)驗(yàn)臺(tái)、發(fā)電機(jī)與葉片的裝配方法、葉片攻角和安裝角的調(diào)整方式。將設(shè)計(jì)的所有零件加工并進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),得到了車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的速度損失；得到了當(dāng)風(fēng)速為20m/s時(shí),汽車車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率以及風(fēng)能利用系數(shù)；驗(yàn)證了葉片攻角、安裝角的仿真結(jié)果；探究不同風(fēng)速下的發(fā)電性能,估算了汽車車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)可以為純電動(dòng)汽車增加的電能。最后對(duì)利用汽車風(fēng)能發(fā)電提出了一些建議。 【關(guān)鍵詞】：汽車 風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng) 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 風(fēng)能利用系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目錄8-10
• 第一章 引言10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 研究意義15-16
• 1.4 研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 基于汽車的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)18-32
• 2.1 貝茨理論分析18-19
• 2.2 渦流理論分析19-21
• 2.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型分析21-23
• 2.3.1 阻力風(fēng)機(jī)分析21-22
• 2.3.2 升力風(fēng)機(jī)分析22-23
• 2.3.3 適合汽車的風(fēng)機(jī)類型23
• 2.4 整流技術(shù)分析23-26
• 2.4.1 二極管半波整流分析24-25
• 2.4.2 二極管全波整流分析25-26
• 2.4.3 晶閘管與IGBT功能分析26
• 2.5 汽車車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)總體方案26-29
• 2.5.1 設(shè)計(jì)發(fā)電系統(tǒng)與汽車的裝配關(guān)系26-27
• 2.5.2 設(shè)計(jì)發(fā)電系統(tǒng)的裝配布局方式27-29
• 2.5.3 適合風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的汽車類型分析29
• 2.6 本章小結(jié)29-32
• 第三章 導(dǎo)風(fēng)罩優(yōu)化設(shè)計(jì)32-46
• 3.1 導(dǎo)風(fēng)罩流體仿真優(yōu)化32-40
• 3.1.1 優(yōu)化方法32-33
• 3.1.2 仿真步驟33-35
• 3.1.3 求解過(guò)程35-38
• 3.1.4 仿真結(jié)果38-40
• 3.2 導(dǎo)風(fēng)罩設(shè)計(jì)40-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第四章 葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)46-56
• 4.1 葉片幾何參數(shù)與基本要求46-47
• 4.2 葉片攻角及安裝角的優(yōu)化設(shè)計(jì)47-51
• 4.2.1 解析法求解47-49
• 4.2.2 仿真法求解49-51
• 4.3 葉片裝配設(shè)計(jì)51-54
• 4.3.1 葉片數(shù)量設(shè)計(jì)51
• 4.3.2 葉片布局設(shè)計(jì)51-53
• 4.3.3 葉片尺寸與翼型設(shè)計(jì)53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 發(fā)電系統(tǒng)的加工裝配與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)56-82
• 5.1 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)備56-59
• 5.1.1 風(fēng)洞設(shè)備56-57
• 5.1.2 光學(xué)平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)57-59
• 5.2 風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)部件59-65
• 5.2.1 發(fā)電機(jī)的選擇與裝配設(shè)計(jì)59-62
• 5.2.2 風(fēng)力發(fā)電控制器的選擇62-63
• 5.2.3 蓄電池與檢測(cè)裝置的選擇63-65
• 5.3 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)65-75
• 5.3.1 車載風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的速度消耗65-69
• 5.3.2 驗(yàn)證葉片攻角、安裝角仿真結(jié)果69-72
• 5.3.3 探究不同風(fēng)速下的發(fā)電情況72-75
• 5.4 汽車風(fēng)能利用效率估算75-79
• 5.4.1 風(fēng)能利用系數(shù)的估算75-77
• 5.4.2 發(fā)電量的估算77-79
• 5.5 本章小結(jié)79-82
• 第六章 結(jié)論與展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-86
• 作者簡(jiǎn)歷86-90
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集90

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