全程變槳距風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的氣動研究

【摘要】：傳統(tǒng)的風(fēng)力機(jī)優(yōu)化設(shè)計方法以槳葉各截面在設(shè)計風(fēng)速處具有最大的功率系數(shù)為設(shè)計目標(biāo),設(shè)計實際上是針對穩(wěn)定風(fēng)速的。然而,實際應(yīng)用中因為風(fēng)速的變化往往使風(fēng)力機(jī)偏離設(shè)計點運(yùn)行, 導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)的最高效率點只有一點。另外,我們知道,風(fēng)能的變化與風(fēng)速的三次方呈正比。如果風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率這樣急劇的變化,就缺乏實用價值,我們必須對風(fēng)力機(jī)的功率輸出加以控制。 為了實現(xiàn)風(fēng)力機(jī)的最大能量轉(zhuǎn)換,提出了在整個工作風(fēng)速范圍內(nèi)采用風(fēng)輪正面的風(fēng)壓作為變槳距的控制信號,實現(xiàn)最大功率跟蹤變槳距。從動量理論、葉素理論、動量矩理論出發(fā),以Willson 葉片優(yōu)化設(shè)計方法為基礎(chǔ),給出了風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。并以MATLAB 高級語言為工具編寫了設(shè)計計算和性能計算的計算程序,給出了程序框圖。通過計算,設(shè)計制造出了風(fēng)壓式全程變槳距風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置,并對樣機(jī)進(jìn)行了車載試驗。從試驗結(jié)果來看,該風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的高效運(yùn)行的范圍從一個極小的區(qū)間擴(kuò)展成一個較寬的區(qū)間,同時使風(fēng)力機(jī)在大于額定風(fēng)速工作時仍然能夠保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速,在起動前使槳葉處于阻風(fēng)狀態(tài),起動力矩增大了近20 倍。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力機(jī) 變槳距 優(yōu)化設(shè)計 功率特性
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TK83
【目錄】：

• 第一章 緒論6-15
• 1.1 引言6-7
• 1.2 風(fēng)力機(jī)工作的基本原理7-8
• 1.3 風(fēng)力機(jī)的控制技術(shù)8-11
• 1.3.1 風(fēng)輪側(cè)偏方法9
• 1.3.2 失速控制方法9-10
• 1.3.3 變槳距控制方法10-11
• 1.4 本課題研究的意義11-13
• 1.4.1 技術(shù)意義11-12
• 1.4.2 社會意義12-13
• 1.5 課題研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)13-15
• 1.5.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.5.2 關(guān)鍵技術(shù)14-15
• 第二章 基本理論與數(shù)學(xué)模型15-24
• 2.1 貝茲理論15-18
• 2.2 動量矩理論18-19
• 2.3 動量理論19
• 2.4 葉素理論19-22
• 2.5 葉片優(yōu)化設(shè)計思想22-24
• 第三章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的設(shè)計24-52
• 3.1 葉片設(shè)計參數(shù)的選定24-26
• 3.2 葉片氣動外形的設(shè)計26-37
• 3.2.1 葉片氣動外型的設(shè)計方案26-27
• 3.2.2 翼型數(shù)據(jù)的選取及其程序設(shè)計27-30
• 3.2.3 葉片優(yōu)化設(shè)計的計算程序設(shè)計30-34
• 3.2.4 葉片外形的修正34-37
• 3.3 葉片氣動性能計算37-51
• 3.3.1 氣動性能計算及其基本方案37-39
• 3.3.2 翼型數(shù)據(jù)的選取及其程序設(shè)計39-44
• 3.3.3 性能計算的程序設(shè)計44-45
• 3.3.4 性能計算的結(jié)果45-51
• 3.4 葉片的加工51-52
• 第四章 全程變槳距機(jī)構(gòu)的設(shè)計52-58
• 4.1 風(fēng)輪掃略面風(fēng)壓的計算53
• 4.2 不同風(fēng)速下葉片最佳安裝角的計算及優(yōu)化選取53-56
• 4.2.1 計算的基本思路53-55
• 4.2.2 全程變槳距風(fēng)輪的性能計算55-56
• 4.3 變槳距機(jī)構(gòu)的設(shè)計56-58
• 第五章 試驗58-64
• 5.1 試驗名稱58
• 5.2 試驗?zāi)康?/span>58
• 5.3 試驗前的準(zhǔn)備58-59
• 5.3.1 試驗儀器58
• 5.3.2 試驗場地58-59
• 5.4 試驗方法59-60
• 5.4.1 試驗裝置原理圖59
• 5.4.2 起動特性的測定59
• 5.4.3 功率輸出特性的測定59-60
• 5.5 試驗數(shù)據(jù)的整理與分析60-62
• 5.6 結(jié)論62-64
• 第六章 總結(jié)64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 附錄69-70

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