小型水平轴风力机风轮数值模拟及实验研究-水利水电工程专业论文.docx

摘 要论 文 题 目: 小 型 水 平 轴 风 力 机 风 轮 数 值 模 拟 及 实 验 研 究学 科 专 业 : 水 利 水 电工 程硕士 生 : 王 伟 峰签 名指 导 教 师 : 廖 伟 丽 教 授签 名卢 金 玲讲 师签 名摘要近 年 来 ，风 电作 为 重 要 的清 洁 能源 ，在 世 界 得 到 了广 泛 的 关 注 和 发 展 ; 针 对 风 力 机 整 机 技 术 方 面 所 进 行 的研 究 ，也 越 来 越 受 到 重 视 。风 力 机 风 轮 气 动 性 能分 析 、预 测 及 叶 片 设 计 方 面 的研 究 也 成 为 当今 国 内外 学 者 研 究 的热 点 。本 文 采 用 数 值 计 算 方 法 、逆 向工 程 技 术 及 实 验 等 手 段 对 风 力 机 在 不 同工 况 下 叶 片 的气 动 性 能 、风 力 机 的风 功 率 特 性 进 行 了研 究 。论 文 的主 要 研 究 内容 如 下 :首先 ，基 于 逆 向工 程 技 术 对 风 力 机 叶片 进 行 实 体 三 维 建 模 。应 用 三 维数 字 化 激 光 扫 描 测 量 技 术 ，采 集 叶 片 实 体 表 面 点 云 ; 在 对 数 据 点 云 进 行 预 处 理 后 ，采 用 NU RB S 曲面 拟 合 方 法 实 现 叶 片 实 体 模 型 的 重 构 ，并 加 工 出实验 用 风 力 机 叶 片 ，进 而 为风 力 机 风 轮 气 动 性 能及 风 洞 试 验 方 面 的研 究 提 供 必 要 的几 何 模 型 。其 次 ，对 加 工 制 造 出 的风 力 机 模 型 ，进 行 了风 洞 实 验 ，测 得 风 力 机 随 时 间变 化 的增 速 曲线 、减 速 曲线 及 功 率 曲线 等 数 据 ，进 而 计算 出风 功 率 、风 功 率 系 数特 性 曲线 ，并 对 其 进 行 分 析 。 同 时还 对 真 机 进 行 了 自然 风 场 下 的实 验 测 试 。最 后 ，对 两 种 风 力 机 机 型 的 气 动 性 能进 行 数 值 模 拟 。确 定 数 值 计 算 方 案 ，对 计 算 域 、 风 轮 几 何 模 型 进 行 了 网格 划 分 ，应 用 有 限 体 积 法 和 基 于 压 力 修 正 的 方 法 ，采 用 k 一口S S T 湍 流 模 型 进 行 了整 机 三 维 定 常 湍 流 计 算 ，获 取 了风 力 机 叶 片 表 面 的压 力 、速 度 、流 线 等 流 动 特 征 。计 算 出 多 种 不 同来 流 风 速 工 况 下 风 力 机 的 轴 功 率 曲线 ，并 通 过 与 风 洞 实 验 数 据 进 行 比较 得 出数 值 计 算 值 与 试 验 值 有 较 好 的 一 致 性 的 结 果 。关 键 词 : 逆 向工 程 ; 实 验 ; C F D ; 风 力 机本 研 究 得 到 国 家 自然 科 学 基 金 重 点 项 目(9 04 100 19) 的 资 助 ，教 育 部 高 等 学 校 博 士 学 科 点 专 项 基 金 项 目和 陕 西 省 教 育 厅 专 项 科 研 计 划 项 目的 资 助A b stra c tT it !G : N U M E R IC A L S IM U L A T IO N A N D E X P E R !M E N T IN V E S T IG A T IO N O F S M A L L H A W T W !N DR O T O RM aj o r: W a te r R e s o u rc e s a n d H y d rO 一E le c tric E n g in e e rin gN a m e : W a n g We ife n g5 ig n a tu re :S u P e rv is o r : P ro f.W e ili L ia o 5 ig n a tu re :L e c tu re r J in lin gL u5 ig n a tu re :A b s tra C tWin d P o w e r 15 anim P o rt an t c le an e r e n e rg y whic ho b tai n sw id e lyatt e n tio nan dd ev eloP m en t in reeent ly y ear s. T h e resear ehi n g on th e who le m aehi n e b o dy ，5 teeh