导读:本文包含了水平轴风力机论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:水平轴风力机,叶片结构,分段叶片,柔性叶片
水平轴风力机论文文献综述
杨阳,曾攀,雷丽萍[1]（2019）在《大型水平轴风力机新型叶片结构设计思想和研究进展》一文中研究指出该文首先阐释了在风力机大型化发展过程中叶片结构设计的主要问题在于大型叶片对综合结构性能的高要求与轻量化、气动性能之间的矛盾,传统悬臂梁结构叶片的承载特性限制了叶片进一步大型化发展的空间,新型叶片结构的设计开发是解决这一问题的有效手段。新型叶片结构的设计思想按其着眼点主要包括仿生柔性设计思想、分段设计思想和局部附加结构的设计思想等。在此基础上,该文综述了近年来新型叶片结构的研究进展,为大型叶片结构设计提供了参考。(本文来源于《工程力学》期刊2019年10期）
杨瑞,张浩[2]（2019）在《L小翼对5 MW水平轴风力机气动性能的影响》一文中研究指出以NREL 5 MW水平轴风力机为研究对象,利用FLUENT软件对有和无L小翼的风力机进行了多组工况数值模拟计算.通过对叶片表面压力及流场对比分析可知L小翼为对叶尖前缘部分压力分布影响较大,使叶片压力面和吸力面产生更大的压力差,提高了叶片的升阻比,增大了叶片的转矩,增加了风力机的输出功率及风能利用系数.模拟过程中对叶片和小翼功率单独监测,结果表明安装L小翼后风力机功率提升主要是由叶片局部压差增大引起的,而非增大风轮半径所致。特别是L小翼安装角度为45°,长度为2 m时,对风力机风能利用系数提升效果显着。(本文来源于《工程热物理学报》期刊2019年10期）
马进骁,李永贵,肖翅翔,李毅[3]（2019）在《水平轴风力机模型测力试验研究》一文中研究指出在边界层风洞中对转动状态下的风力机模型进行了测力天平试验,研究了A、 B两类地貌,0°桨距角,0°风向角时,风力机轮毂处两个轴向的风力系数,脉动风力功率谱和相干函数。结果表明:随着风轮转速的均匀增大,两个轴向的平均、脉动风力系数呈现出非均匀增大的现象;风轮转速为300rpm时,在折减频率为4Hz、 6Hz处分别出现了风轮转动、天平-模型共振引起的谱峰。(本文来源于《科技视界》期刊2019年28期）
朱呈勇,王同光,邵涛[4]（2019）在《水平轴风力机叁维旋转效应数值模拟研究》一文中研究指出采用带转捩的k-ω SST湍流模型,求解RANS方程获得对风工况下风力机叶片周围的流场,使用inverse BEM方法后处理获取局部动压和局部迎角,并对叶片叁维旋转流动进行详细分析。数值模拟结果在低速轴扭矩、剖面载荷系数、压力分布等方面都与实验值吻合得较好。为提供较深入的关于叁维旋转效应物理机理的理解,与相似入流条件下二维流动进行比较,详细讨论叁维旋转效应对剖面载荷和流场结构的影响极其成因,研究表明叁维旋转效应在叶根分离区影响显着,对剖面延迟分离有明显作用。(本文来源于《太阳能学报》期刊2019年06期）
周伟,叶舟,王治红,李春[5]（2019）在《水平轴风力机分裂翼型气动特性数值模拟》一文中研究指出为提高水平轴风力机的风能利用率,以NREL S809为原始翼型研究了分裂翼型缝道相对位置和缝道相对宽度对翼型流场结构、翼型气动性能、升力和阻力特性的影响。结果表明:分裂翼型缝道会对翼型周围涡的发展与变化产生影响,不仅能明显改善翼型的失速特性,还提高了翼型的气动性能;缝道相对位置为40/90、缝道相对宽度为1.0%时分裂翼型的升力系数达到最大,与原始翼型相比,其升力系数提高约10.797%,分裂作用对于提高翼型气动性能的效果较佳。(本文来源于《动力工程学报》期刊2019年06期）
张旭耀[6]（2019）在《复杂来流条件下水平轴风力机流场特性与气动载荷研究》一文中研究指出在大气边界层内运行的水平轴风力机始终受边界层内流动结构的影响,其空气动力学特征呈现高度的非定常性。特别是风力机风轮直径和轮毂高度的增加将增大边界层内流动结构对风力机的影响,来流的非均匀性和脉动特性不仅影响风轮气动载荷的分布,而且会引起更加复杂的尾流结构,导致下游风力机的来流条件发生明显变化。因此,为了明确来流条件对风力机流场特性和风轮气动载荷的影响规律,首先验证了本文所采用的数值计算模型和方法的准确性,在此基础上,考虑大气边界层内的湍流强度、风剪切和低空急流特征,研究了复杂来流条件下水平轴风力机流场特性和风轮气动载荷的变化规律。主要研究工作包括:(1)基于逆傅里叶变换方法,采用IEC Von Karman谱模型建立了不同湍流强度的均匀来流风场,研究了不同湍流强度对风力机风轮气动力和力矩的影响。结果表明,在中性大气条件下,当来流湍流强度在5%和20%之间变化时,来流湍流强度的增大有利于提高风轮的转矩,但同时也会引起风轮不平衡气动力和气动力矩(风轮横向力、纵向力、偏航力矩和倾覆力矩)的增大。(2)基于雷诺时均的CFD方法,探讨了剪切来流条件下叶片表面压力和风轮气动力和力矩的变化规律。研究表明,风剪切指数发生变化时,叶片吸力面靠近前缘位置处的表面压力对来流风速和旋转方位角的变化更加敏感;表面压力随方位角的变化存在相位滞后现象,且越靠近叶根,滞后现象越明显。风轮气动力和力矩的波动幅值随风剪切指数的增大而增大;风轮转矩和推力随方位角的变化存在相位滞后现象,风剪切指数越大,滞后现象越明显。(3)基于平面壁面射流理论和自定义参数的Von Karman谱模型建立了名为Jet_Shear的脉动风速模型,提出了一种建立低空急流脉动风场的方法;基于Jet_Shear模型和GP_LLJ(Great Plains Low-Level Jet)谱模型分别建立了不同高度、强度和稳定度的低空急流脉动风场,通过对比两种模型建立的低空急流脉动风场中风轮的气动力和力矩,验证了采用Jet_Shear模型建立低空急流脉动风场的可行性;稳定大气条件下的研究结果表明,当低空急流作用于风轮扫掠平面所在的高度范围时,低空急流高度、低空急流强度和低空急流稳定度变化对风轮气动力和气动力矩有明显的影响。(4)在剪切来流和低空急流条件下,采用理论分析的方法,研究了基于轮毂高度处的单点风速方法和等效风速方法对来流风功率计算结果的影响。结果表明,采用等效风速方法会显着提高来流风功率计算的准确性。同时,在基于IEC Von Karman谱模型建立的剪切来流脉动风场和Jet_Shear模型建立的低空急流脉动风场条件下,研究了轮毂高度处的单点风速方法和等效风速方法对风轮输出功率预测结果的影响,结果表明,采用等效风速方法预测风轮输出功率时,在剪切来流条件下没有明显的优势,但在低空急流条件下,预测精度明显提高。(5)基于雷诺时均的CFD方法,在均匀来流和剪切来流条件下研究了风力机的尾流特性。结果表明,风力机尾流轴向速度亏损的自相似性与来流条件和叶尖速比有关。均匀来流条件下,随着叶尖速比的增大,在下游离风轮越近的位置,轴向速度亏损曲线越容易达到自相似的状态,并且除了尾流边缘的区域,尾流轴向速度的亏损曲线与高斯分布曲线重合,即满足高斯自相似性。当来流存在剪切时,尾流区垂直面内轴向速度的亏损曲线不满足高斯自相似性,且随着风剪切指数的增大,轴向速度亏损曲线与高斯分布曲线的偏差越大。不论是均匀来流还是剪切来流条件下,随着叶尖速比的增大,尾流的膨胀效应越明显,叶尖涡形成的螺旋线的螺距逐渐减小。剪切来流条件下,来流的剪切效应和尾流区的剪切层使得叶尖涡发生不稳定破坏时,呈现开尔文-亥姆霍兹不稳定性现象。(6)基于自定义参数的Von Karman谱模型分别建立湍流长度尺度和标准偏差相同的均匀来流、剪切来流和低空急流脉动风场。借助于NREL开发的FAST.Farm开源代码,探讨了来流条件对水平轴风力机尾流蜿蜒特性的影响。结果表明,当来流的湍流长度尺度和标准偏差相同时,平均风速的分布规律对风力机尾流中心的位置没有明显的影响。在下游离风轮越远的位置,水平面和垂直面内尾流中心位置的波动幅度越大。(本文来源于《兰州理工大学》期刊2019-05-30）
张浩[7]（2019）在《L小翼对5MW水平轴风力机气动性能的影响》一文中研究指出随着风力机大型化发展,提高风力机风能利用效率,增大叶片气动性能已成为风力机发展亟待解决的关键问题之一。叶尖小翼安装方式简单,通常被用来控制叶片表面流动,为了研究叶尖小翼对风力机气动性能的影响,本文以NREL 5MW风力机为研究对象,在叶尖安装L小翼(吸力面L小翼),研究未偏航状态及偏航状态下L小翼对风力机气动性能影响。主要研究内容及结论如下:1、采用数值模拟方法,在额定风速下研究了小翼安装位置对风力机气动性能的影响,揭示了V型小翼、L小翼、压力面L小翼对风力机功率及叶尖压力的影响机理。研究结果表明:L小翼对增加叶尖上下表面压差和增大风力机输出功率起主要作用。2、不同风速下,运用S S T k-ω湍流模型,通过改变L小翼安装角度(1 5°~8 5°)及长度(0.5 m~3 m),研究了L小翼对风力机气动性能、压力场、叶尖涡和载荷的影响。结果表明:叶尖安装L小翼降低了叶尖绕流的下洗速度,改变了叶尖环量的分布,降低了叶尖涡强度,抑制了叶尖气流与叶片过早分离,增大了叶尖上下表面压差,增加了风力机输出功率,提高了风能利用效率。L小翼较优的安装参数是:安装角度为45°,长度为2 m,该安装参数下功率提升作用显着,且对轴向力影响较小,不会对机组安全运行产生影响。3、在偏航角度为1 0°、2 0°、3 0°、4 0°条件下,研究了L小翼对风力机叶尖压力分布和功率的影响。结果表明:L小翼对叶尖压差的影响随着偏航角度的增大逐渐减小;风速在5 m/s~17 m/s范围内,L小翼增大了叶尖上下表面压差,增加了风轮转矩,起到了功率增升作用,同时安装L小翼降低了风力机输出功率及轴向力的波动,提高了风力机的抗疲劳性能,延长了叶片使用寿命。本文针对L小翼安装参数对风力机气动性能的影响进行了研究,揭示了L小翼风力机功率增升主要是由叶片气动性能改善引起的并非风轮半径增大所致,得到了L小翼较优的安装方案,为大型风力机安装L小翼提供了参考依据。(本文来源于《兰州理工大学》期刊2019-05-30）
苏进诚[8]（2019）在《湍流度对水平轴风力机尾流及载荷特性影响研究》一文中研究指出风力机尾流效应不但会造成下游风力机发电效率降低,还会使其所受疲劳载荷增大,因此研究风力机尾流及载荷特性具有重要意义。来流湍流度是影响水平轴风力机尾流及载荷特性的重要参数之一,受大气环境、地表粗糙度等因素影响,不同风场来流湍流度大小及分布不尽相同,因此,本文以兰州理工大学外场实验33kW水平轴风力机为研究对象,运用致动线耦合大涡模拟的方法,分别开展了均匀来流、不同湍流度来流及中性大气边界层来流条件下风力机流场的数值模拟,研究湍流度对水平轴风力机尾流及载荷特性的影响。主要工作内容如下:(1)通过模拟叶尖速比分别为5、6、7、8、9的风力机流场,分析了风力机尾流速度分布、涡量分布、尾流边界、叶根挥舞载荷及低速轴载荷随叶尖速比的变化规律,开展了均匀来流条件下风力机尾流及载荷特性研究。研究发现,均匀来流条件下,叶尖速比越大,尾流恢复越快,尾流轴向速度亏损率越大。尾流涡量在叶尖及叶根部分比较集中,脱离风轮后间断的涡核逐渐融合为连续的涡,然后耗散为强度较小的涡,随着叶尖速比增大,尾涡耗散速度加快。尾流的膨胀可分为叁个阶段:第一阶段,在风轮后1D范围内尾流半径增长率较大并逐渐减小;第二阶段,在1D后的一定距离内尾流半径增长率很小,尾流半径几乎保持不变;第叁阶段,尾流半径增长率增大,尾流再次发生明显膨胀。尾流的膨胀与叶尖速比有关,叶尖速比增大,尾流膨胀位置提前。风力机叶根挥舞弯矩及风轮转矩呈周期性波动,波动主要由尾流诱导引起,叶根挥舞弯矩及风轮转矩功率谱的低频部分能量均低于高频部分能量。(2)通过模拟湍流度分别为0.85%、5.2%、10.3%的湍流来流风场,分析了风力机尾流速度分布、涡量分布、湍动能、叶根挥舞弯矩及风轮转矩随湍流度的变化规律,开展了湍流来流条件下风力机尾流及载荷特性研究。研究发现,相较于均匀来流,湍流来流时,尾流耗散加快,与周围流动掺混速率加快,从而使得尾流区轴向速度恢复加快,且湍流度越大,轴向速度恢复越快;相较于均匀来流,湍流来流时,风力机尾流轴向速度最大亏损率减小,但湍流度大小对尾流轴向速度最大亏损率影响较小;尾流半径增长率在风轮平面至风轮后1D范围内逐渐减小,在1D之后基本不变;湍流使尾流膨胀程度增大,且湍流度越大,膨胀程度越大;湍流度增大导致叶根挥舞弯矩时均值减小,波动幅值增大,叶根挥舞弯矩的高频与低频部分能量均增大,且低频部分能量增大地更快;在11m/s风速条件下,湍流度增大导致风轮转矩时均值减小,波动幅值增大,风轮转矩的高频与低频部分能量增大,且低频部分能量增大地更快。(3)通过模拟中性大气边界层中风力机流场,分析了中性大气边界层湍流对风力机尾流轴向速度分布、涡量分布、湍动能及叶根挥舞弯矩的影响规律,开展了中性大气边界层流场中风力机的尾流及载荷特性研究。研究发现,中性大气边界层中风力机尾流轴向速度比均匀来流条件下恢复更快,原因是中性大气边界层中的湍流加速了尾涡的耗散;相较于均匀来流风场,中性大气边界层中风力机叶根挥舞弯矩功率谱能量更高,低频部分能量高于高频部分能量,说明中性大气边界层风场中风力机叶根挥舞弯矩波动更剧烈,风速在风轮范围内的不均匀性造成的叶根挥舞弯矩的波动比湍流脉动速度造成的波动更强。(本文来源于《兰州理工大学》期刊2019-05-30）
金锐[9]（2019）在《偏航工况下低空急流对水平轴风力机气动性能的影响》一文中研究指出随着全球科技及经济文明的快速发展,全球化石能源储备即将消耗殆尽,可再生能源的合理利用已成为当今热点话题,风力发电是对可再生能源利用最为充分、合理的渠道之一。自然条件中,风力机无法实时追踪时刻变化的风向,在运行过程中时常处于偏航状态;同时,低空急流对风力发电机组的影响已引起人们的关注。本文对一台1.5MW叁叶片水平轴风力机进行数值模拟研究,探究了偏航工况下低空急流对水平轴风力机气动性能的影响,研究工作主要包括以下几个方面:(1)分别对风切变与低空急流两种入流条件下的风力机进行仿真计算,对比了不同工况对水平轴风力机气动性能的影响。结果表明,在相同偏航角下,低空急流增强了叶片流动分离,增大了风轮与叶片的推力,增加了转矩波动次数和风轮输出功率,叶片推力随方位角变化呈双峰曲线分布,风轮、叶片所受气动力与力矩均大于切变入流。(2)随偏航角增大,两种入流条件下风轮所受气动力均下降,风轮功率衰减符合cos~3γ法则;低空急流下叶片流动分离现象增强,叶片推力随方位角变化曲线的对称性消失,叶片偏航力矩在90°方位角处峰值减小,在270°方位角处峰值增大;风轮后尾流沿横向偏移现象愈发明显,同时尾流膨胀效应有所减小并且尾流中心出现渐缩现象,对下游影响区域减小。(3)偏航角为15°时,探究了急流强度变化对风轮气动性能的影响。结果表明,随着急流强度的增强,风轮功率及推力上升,风轮与叶片所受气动力与气动力矩均上升,叶片表面流动分离增强。叶片前缘高速区沿弦向增长,风轮后尾流亏损有明显改善。(4)偏航角为15°时,研究了急流宽度变化对风轮气动性能的影响。研究表明,急流宽度变化对风轮气动性能影响较大。随急流宽度增大,风轮推力与功率均增大,风轮与叶片所受气动力与气动力矩随方位角变化的曲线峰值逐渐减小,急流宽度为11.25m时存在异常波动。同时,叶片流动分离增强,风轮处轴向速度有所升高,叶片前缘高速区沿展向扩展。(5)对比偏航条件下不同急流高度对风轮气动性能的影响。结果表明,急流高度变化对风轮推力及功率无明显影响。急流高度为风轮轮毂高度时,风轮与叶片气动力与气动力矩峰值最大,且波动次数增加。随急流高度上升,叶片流动分离增强,叶片推力、转矩以及偏航力矩峰值位置向外侧移动。急流高度升高对风轮后近尾流区速度亏损有所改善,但随着尾流向下游发展,尾流亏损随急流高度的升高而增大。(本文来源于《兰州理工大学》期刊2019-05-30）
李伟[10]（2019）在《中性大气边界层中串列水平轴风力机的相互影响》一文中研究指出风力机叶片作为捕获风能的主要部件,其运行时所受的载荷特性关系到风力机的效率和疲劳寿命。受到风力机尾流效应的影响,下游风力机的发电效率降低,叶根疲劳载荷增加,增加了风电场的运行成本。为了提高实际风电场内风力机集群的效率,降低风力机运行过程中的疲劳载荷,需要对风力机在风电场内的布局形式进行优化。开展中性大气边界层中串列布机大气湍流的变化对风力机气动性能的影响研究,可以为风电场的微观选址提供理论依据,具有重要的应用价值。本文以33kW的水平轴两叶片风力发电机组为研究对象,基于大涡模拟(LES)和致动线模型(ALM)耦合的方法,对中性大气边界层中不同间距的串列布机开展了数值模拟,分析了风力机叶片在中性大气边界层中的载荷响应及其与大气湍流的相关性。(1)通过分析上、下游风力机前后的速度和湍流强度以及各监测点雷诺应力分量的功率谱,研究了不同间距下串列风力机对中性大气湍流的作用。当上、下游风力机相距5D、7D、9D时,下游风力机风轮中心前1D的速度亏损分别为22.24%、7.20%和2.54%,湍流强度分别为16.13%、13.58%和10.02%,随风力机间距的增大逐渐恢复;经过风轮的扰动后,尾流中的湍流能量要高于来流中的湍流能量,尾流中湍流的耗散将发生在更大尺度的湍流结构中,并且会使小尺度湍流所携带的能量有所增加;叶尖对湍流的扰动要大于叶根对湍流的扰动,叶尖涡中所包含的高频湍流能量更高,耗散速率更快。(2)通过叶根载荷的时程图及其连续小波分析,研究了上、下游风力机叶根载荷对大气湍流的响应。发现叶根载荷中挥舞弯矩占主导作用;风力机叶片每旋转一周会受到大气非均匀各向异性湍流的影响,其叶根载荷产生周期性波动;风力机叶根载荷的均值大小主要受来流风速的影响,而载荷波动的幅值大小主要受到入流湍流结构及强度的影响;大气中低频湍流结构会使叶根载荷出现低频响应,高频湍流结构所携带的能量主要用作自身的耗散,对载荷的作用较小;上游风力机尾流中低频的大尺度湍流会对下游风力机叶片造成较大影响,高频的小尺度湍流快速耗散,对下游风力机叶根载荷的影响较小。(3)通过叶根载荷与湍流雷诺应力分量的离散小波分析和相关性分析,研究了上、下游风力机叶根载荷与大气湍流的作用机理。研究发现高频载荷主要受叶片附近的高频湍流结构影响,但不会对下游风力机叶片的载荷产生影响;随着风力机间距的增大,下游风力机叶根挥舞弯矩与其风轮前后湍流结构的雷诺应力分量的相关性逐渐降低。(本文来源于《兰州理工大学》期刊2019-05-30）
水平轴风力机论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
以NREL 5 MW水平轴风力机为研究对象,利用FLUENT软件对有和无L小翼的风力机进行了多组工况数值模拟计算.通过对叶片表面压力及流场对比分析可知L小翼为对叶尖前缘部分压力分布影响较大,使叶片压力面和吸力面产生更大的压力差,提高了叶片的升阻比,增大了叶片的转矩,增加了风力机的输出功率及风能利用系数.模拟过程中对叶片和小翼功率单独监测,结果表明安装L小翼后风力机功率提升主要是由叶片局部压差增大引起的,而非增大风轮半径所致。特别是L小翼安装角度为45°,长度为2 m时,对风力机风能利用系数提升效果显着。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
水平轴风力机论文参考文献
[1].杨阳,曾攀,雷丽萍.大型水平轴风力机新型叶片结构设计思想和研究进展[J].工程力学.2019
[2].杨瑞,张浩.L小翼对5MW水平轴风力机气动性能的影响[J].工程热物理学报.2019
[3].马进骁,李永贵,肖翅翔,李毅.水平轴风力机模型测力试验研究[J].科技视界.2019
[4].朱呈勇,王同光,邵涛.水平轴风力机叁维旋转效应数值模拟研究[J].太阳能学报.2019
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[6].张旭耀.复杂来流条件下水平轴风力机流场特性与气动载荷研究[D].兰州理工大学.2019
[7].张浩.L小翼对5MW水平轴风力机气动性能的影响[D].兰州理工大学.2019
[8].苏进诚.湍流度对水平轴风力机尾流及载荷特性影响研究[D].兰州理工大学.2019
[9].金锐.偏航工况下低空急流对水平轴风力机气动性能的影响[D].兰州理工大学.2019
[10].李伟.中性大气边界层中串列水平轴风力机的相互影响[D].兰州理工大学.2019