水平軸風(fēng)力機氣動性能與結(jié)構(gòu)動力特性分析.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電機是通過風(fēng)獲得能量的一種設(shè)備。由于風(fēng)本身多變的特性，風(fēng)力機時常在惡劣的環(huán)境中工作。風(fēng)力機在運行中會經(jīng)常遭遇大風(fēng)、陣風(fēng)等不良天氣。由于風(fēng)荷載的脈動性和風(fēng)力機自身的柔性結(jié)構(gòu)的特點，誘使風(fēng)力機產(chǎn)生振動，由大風(fēng)引起的風(fēng)力機結(jié)構(gòu)破壞時有發(fā)生。因此，人們迫切需要對風(fēng)力機整機進行分析，風(fēng)力機整機分析的基礎(chǔ)是研究風(fēng)力機整機的流場特性和結(jié)構(gòu)動力特性。
　　 本文主要研究以下兩個方面：
　　 第一個方面是用計算流體動力學(xué)(CFD)來

2、模擬風(fēng)力機外部流場。首先概述計算流體動力學(xué)的基本數(shù)學(xué)、力學(xué)理論基礎(chǔ)。然后簡單介紹了CFD商用軟件Fluent的特點。最后通過Fluent對-33kW水平軸風(fēng)力機在三種不同來流風(fēng)速下的繞流流場進行了三維定常數(shù)值模擬。根據(jù)模擬結(jié)果分析葉片不同截面處的靜壓分布和速度分布，并與實驗數(shù)據(jù)做了對比。結(jié)果表明：在三維旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，葉片的低壓區(qū)均主要集中在吸力面的上半部分，高壓區(qū)主要集中在壓力面葉片上半部靠近前緣的部分；隨著來流風(fēng)速的增大，葉片壓力面的壓

3、強增大，吸力面的壓強減??；沿葉片展向，各斷面測點的表面壓力試驗值和計算值總體趨勢一致，但存在一定差異性，而且越靠近葉根，二者的差異性越大。
　　 第二個方面是風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)動力特性分析。通過CFX流場分析得到風(fēng)輪表面的壓力及速度分布，通過Workbench數(shù)據(jù)接口平臺將壓力直接傳輸至風(fēng)輪表面，同時考慮離心力以及重力，對風(fēng)輪進行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，進而分析風(fēng)輪在預(yù)應(yīng)力條件下的模態(tài)和自振頻率這些結(jié)構(gòu)振動方面的參數(shù)。通過對比風(fēng)輪在靜態(tài)條件下的模