垂直軸風(fēng)力機(jī)仿真與應(yīng)用研究碩士論文

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1、分類號(hào)：TB12學(xué)號(hào)：1031001050UDC：531密級(jí)：無(wú)碩士學(xué)位論文垂直軸風(fēng)力機(jī)仿真與應(yīng)用研究指導(dǎo)教師姓名：教授河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士專業(yè)名稱：工程力學(xué)論文提交日期：2013年5月論文答辯日期：2013年5月21日學(xué)位授予單位和日期：河海大學(xué)2013年6月日答辯委員會(huì)主席：論文評(píng)閱人：2013年5月中國(guó)·南京分類號(hào)(中圖法)：TB12UDC(DDC)：531密級(jí)：無(wú)論文作者姓名：張建新學(xué)號(hào)：1031001050單位：河海大學(xué)論文中文題名：垂直軸風(fēng)力機(jī)仿真與應(yīng)用研究論文中文副題名：無(wú)論文英文題名：Thesimulation

2、andApplicationResearchoftheverticalaxiswindturbine論文英文副題名：None論文語(yǔ)種：漢語(yǔ)論文摘要語(yǔ)種：漢、英論文頁(yè)數(shù)：71論文字?jǐn)?shù)：3.0(萬(wàn))論文主題詞：垂直軸風(fēng)力機(jī)、CFD數(shù)值模擬、風(fēng)能利用、尾流效應(yīng)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士專業(yè)名稱：工程力學(xué)研究方向：計(jì)算力學(xué)與工程仿真指導(dǎo)教師姓名：教授導(dǎo)師單位：河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院論文答辯日期：2013年5月21日ThesimulationandApplicationResearchoftheverticalaxiswindturbineDissertation

3、SubmittedtoHoHaiUniversityInfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringbyJianxinZhang(CollegeofMechanicsandMaterials)DissertationSupervisor:ProfessorXinCaiMay,2013Nanjing,P.R.China學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明：本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容和文中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)外，本學(xué)位

4、論文的研究成果不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明并表示了謝意。如不實(shí)，本人負(fù)全部責(zé)任。論文作者(簽名)：___________2013年5月日學(xué)位論文使用授權(quán)說(shuō)明：河海大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書館、中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件或電子文檔，可以采用彩印、縮印或其他復(fù)印手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的論文保密外，允許論文被查閱和借閱。論文全部或部分內(nèi)容的公開(包括刊登)授權(quán)河海大學(xué)研究生

5、院辦理。論文作者(簽名)：_____________2013年5月日摘要摘要以H型垂直軸風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象，基于計(jì)算流體力學(xué)CFD理論，采用穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)流體計(jì)算方法及CFX數(shù)值計(jì)算軟件，研究改善H型垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)和捕獲風(fēng)能的性能，選擇各風(fēng)速下與風(fēng)力機(jī)相適配的發(fā)電機(jī)，并研究在風(fēng)場(chǎng)中如何布置垂直軸風(fēng)力機(jī)，為H型垂直軸風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)提供參考。本文的工作如下：(1)闡述了垂直軸風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)如翼型和翼型的空氣動(dòng)力特征、風(fēng)力機(jī)的工作原理與參數(shù)；介紹了CFX軟件以及湍流數(shù)值模型和滑移網(wǎng)格技術(shù)。通過(guò)對(duì)湍流數(shù)值模型等理論的探討，為下文的模擬分析提供理論依據(jù)。(2

6、)論述了垂直軸風(fēng)力機(jī)啟動(dòng)性能研究的重要性，運(yùn)用三維CFD技術(shù)，結(jié)合剪切力輸運(yùn)SST-κω湍流模型，模擬分析了全尺寸垂直軸風(fēng)力機(jī)的安裝半徑、葉片弦長(zhǎng)、安裝角度和葉片數(shù)目四個(gè)參數(shù)對(duì)其自啟動(dòng)性能的影響。(3)根據(jù)麥克馬斯特大學(xué)的風(fēng)力機(jī)實(shí)體，建立基于移動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)上的瞬態(tài)CFD模型，研究了各參數(shù)對(duì)于垂直軸風(fēng)力機(jī)的功率輸出、轉(zhuǎn)矩輸出和風(fēng)能利用率等性能的影響；還研究了不同風(fēng)速下垂直軸風(fēng)力機(jī)輸出特性，并確定最佳功率輸出曲線，選取與風(fēng)力機(jī)相適配的發(fā)電機(jī)，以及正常工作時(shí)發(fā)電機(jī)的負(fù)載調(diào)節(jié)。(4)引入風(fēng)速梯度概念，根據(jù)瑞士Falkenberg市風(fēng)力機(jī)真實(shí)空間排布，運(yùn)用數(shù)值模

7、擬方法計(jì)算出上游風(fēng)力機(jī)對(duì)下游風(fēng)力機(jī)輸出功率的影響，并數(shù)值模擬研究了風(fēng)力機(jī)的尾流特征，得出了多臺(tái)風(fēng)力機(jī)排布的建議。關(guān)鍵詞：垂直軸風(fēng)力機(jī)；CFD；啟動(dòng)性能；動(dòng)態(tài)輸出；風(fēng)速梯度；尾流AbstractAbstractInthisthesis,theH-shapedvertical-axiswindturbineisstudied,byusingcomputationalfluiddynamicstheory.Combinedwiththesteady-stateandtransientfluidcalculationmethodsandnumericalca

8、lculationsoftwareCFX,thepurposeoftheresearchistoimprov