某小型風(fēng)機提高風(fēng)能利用率的研究

【摘要】：Savonius小型垂直式風(fēng)力機具有能夠在較低風(fēng)速下起動、造型簡單、易于維護的特點,適應(yīng)分布式發(fā)電的要求。本文采用CFD方法建立仿真模型,研究了Savonius型風(fēng)力機的靜態(tài)力矩特性,進而對兩葉片與三葉片風(fēng)機進行了比較分析,還研究了在來風(fēng)方向增加導(dǎo)流板對該垂直式風(fēng)力機風(fēng)能利用率的影響。研究分為三個部分進行。第一部分是數(shù)值計算模型的建立,根據(jù)空氣動力學(xué)理論在FLUENT下建立流體模型。第二部分是模型驗證,將仿真結(jié)果與前人文獻中的風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)作比較,進行模型調(diào)試;本文比較了二維、三維模型計算結(jié)果與風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)的差異并分析其原因。第三部分中,文章采用二維模型研究了有無導(dǎo)流板、不同導(dǎo)流板長度、不同安裝角度和不同安裝位置情況下葉片周圍的流場分布以及葉片對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的靜態(tài)力矩。風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)驗證了數(shù)值模型的準確性,二維與三維模型計算所得的靜態(tài)力矩與實驗結(jié)果相比誤差均在10%以內(nèi),能正確反映Savonius型風(fēng)機在特定風(fēng)速下的靜態(tài)力矩。合理安裝導(dǎo)流板可以使該型風(fēng)機的葉片靜態(tài)力矩提高20%-40%,進而提高Savonius型風(fēng)機的風(fēng)能利用率。本文測試的各項因素中,導(dǎo)流板長度和安裝角度對風(fēng)機靜態(tài)力矩的影響作用較大;而在一定范圍內(nèi),不同導(dǎo)流板位置對風(fēng)機靜態(tài)力矩所帶來的影響可以忽略。 【關(guān)鍵詞】：Savonius風(fēng)機 仿真 導(dǎo)流板 風(fēng)能利用率 靜態(tài)力矩
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.3 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點19-20
• 第二章 風(fēng)機的基本特性與CFD方法的應(yīng)用分析20-36
• 2.1 風(fēng)機分類及特點分析20-21
• 2.2 風(fēng)機發(fā)電機組的性能評價研究21-25
• 2.2.1 風(fēng)能的計算方法研究21-22
• 2.2.2 風(fēng)機的特性指數(shù)研究22-23
• 2.2.3 風(fēng)機的最大功率分析23-25
• 2.3 風(fēng)機控制方法分析25
• 2.4 CFD方法研究25-27
• 2.4.1 CFD方法研究25-26
• 2.4.2 FLUENT軟件特點分析26-27
• 2.5 風(fēng)機基本方程研究27
• 2.6 湍流的基本數(shù)值模擬方法分析27-32
• 2.7 數(shù)值求解方法分析32-33
• 2.7.1 有限體積法研究32-33
• 2.7.2 壓力速度耦合方法研究33
• 2.8 湍流脈動的試驗測量技術(shù)及脈動的統(tǒng)計原理分析33-35
• 2.9 本章小結(jié)35-36
• 第三章 Savonius風(fēng)機模型建立36-48
• 3.1 Savonius型風(fēng)機數(shù)值模型前處理36-41
• 3.1.1 Savonius型風(fēng)機數(shù)值建模結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的選擇37-39
• 3.1.2 Savonius型風(fēng)機仿真的計算域大小選擇39-41
• 3.2 Savonius風(fēng)機FLUENT數(shù)值模型的建立41-45
• 3.2.1 Savonius型風(fēng)機二維模型理論分析41
• 3.2.2 Savonius型風(fēng)機動態(tài)、靜態(tài)模型的選擇41-43
• 3.2.3 avonius型風(fēng)機數(shù)值模型的參數(shù)設(shè)置43-45
• 3.3 Savonius型風(fēng)機數(shù)值模型的網(wǎng)格無關(guān)性驗證45-46
• 3.4 Savonius風(fēng)機數(shù)值模型的邊界層設(shè)置46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 Savonius型風(fēng)機模型驗證及比較分析48-59
• 4.1 引言48
• 4.2 二維與三維Savonius型風(fēng)機模型仿真結(jié)果比較分析48-53
• 4.2.1 Savonius型風(fēng)機三維模型的建立49-50
• 4.2.2 二維與三維Savonius型風(fēng)機模型仿真結(jié)果比較50-53
• 4.3 兩葉片與三葉片Savonius風(fēng)機比較分析53-57
• 4.3.1 三葉片Savonius型風(fēng)機模型的建立53-55
• 4.3.2 二葉片與三葉片Savonius型風(fēng)機仿真結(jié)果比較55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 導(dǎo)流板改進Savonius型風(fēng)機風(fēng)能利用率的研究59-69
• 5.1 引言59-60
• 5.2 帶導(dǎo)流板Savonius型風(fēng)機仿真實驗設(shè)計60-61
• 5.3 帶導(dǎo)流板Savonius型風(fēng)機仿真結(jié)果分析61-68
• 5.3.1 導(dǎo)流板與來流方向的夾角對Savonius型風(fēng)機的影響62-64
• 5.3.2 導(dǎo)流板長度對Savonius型風(fēng)機的影響64-66
• 5.3.3 導(dǎo)流板距葉片轉(zhuǎn)動區(qū)域的距離對Savonius型風(fēng)機的影響66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)束語69-71
• 6.1 本文總結(jié)69
• 6.2 本文結(jié)論69-70
• 6.3 研究展望70-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文76-78

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

變速恒頻風(fēng)力機風(fēng)能利用率的分析計算    張艷;吳永忠;

基于Fluent的集風(fēng)與整流對風(fēng)能利用率研究    邵燃;

新技術(shù)    

風(fēng)能——迅速發(fā)展的新能源    李兵

石碑山風(fēng)電場風(fēng)機出力優(yōu)化試驗    王標洪;張尤君;

離網(wǎng)風(fēng)電-網(wǎng)電互補供電的載荷模擬試驗研究    高濱;葉會華;楊龍;于芳;史陽;

    

義不容辭——探索創(chuàng)造能提高風(fēng)場風(fēng)能利用率的中華風(fēng)車    張財年;

歐盟研究網(wǎng)絡(luò)計劃提高風(fēng)能利用率    李楠

縮小風(fēng)機間距    王瑤

哈企制成大功率風(fēng)電機組    記者 王方遒

某小型風(fēng)機提高風(fēng)能利用率的研究    李鹿野