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螺旋式垂直轴风力机数值计算研究

摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
第一章 绪论第9-23页
    1.1 课题研究背景第9-10页
    1.2 垂直轴风力机的研究进展第10-15页
        1.2.1 垂直轴风力机的分类与发展第10页
        1.2.2 Savonius风力机模型第10-11页
        1.2.3 Darrieus风力机模型第11-15页
        1.2.4 Darrieus与 Savonius混合型风力机第15页
    1.3 数值计算分析方法在垂直轴风力机上的应用进展第15-18页
    1.4 IBM算法的研究进展及其应用第18-20页
        1.4.1 浸入式边界法(IBM)的研究进展第18-19页
        1.4.2 浸入式边界法的相关应用第19-20页
    1.5 本文研究内容及研究意义第20-23页
第二章 不可压缩流动的控制方程第23-33页
    2.1 不可压缩流体的雷诺时均Naiver-Stokes方程第23-26页
        2.1.1 雷诺时均Naiver-Stokes方程第23-24页
        2.1.2 雷诺应力的求解第24-25页
        2.1.3 雷诺时均方程下的壁面函数第25-26页
    2.2 不可压缩流体大涡模拟方程第26-29页
        2.2.1 大涡模拟方程第26页
        2.2.2 亚格子模型的分类第26-27页
        2.2.3 大涡模拟壁面函数第27-29页
    2.3 网格划分方法总结第29-31页
    2.4 本章小结第31-33页
第三章 基于有限体积法的垂直轴风力机性能评估第33-53页
    3.1 风力透平模型介绍第33-34页
    3.2 边界条件设置及网格划分第34-35页
    3.3 风洞试验介绍第35-36页
    3.4 结果及分析第36-43页
        3.4.1 风力机合力矩分析及试验验证第36-39页
        3.4.2 基于大涡模拟的风力机空气动力学性能分析第39-43页
            3.4.2.1 叶片力矩分析第39-40页
            3.4.2.2 流场分析第40-42页
            3.4.2.3 功率波动分析第42-43页
    3.5 三维效应对于风力机功率的影响分析第43-46页
    3.6 雷诺数对风力机功率的影响分析第46-49页
    3.7 叶片预倾角对于风力机功率的影响分析第49-51页
    3.8 本章小结第51-53页
第四章 基于IBM的可压缩流体大涡模拟算法第53-75页
    4.1 可压缩流体大涡模拟方程第53-56页
    4.2 空间离散方法第56-60页
        4.2.1 基本的空间差分格式第56页
        4.2.2 对流项与压力项的Steger-Warming矢通量分裂格式第56-59页
        4.2.3 TVD格式和通量限制器第59-60页
    4.3 时间推进方法第60-61页
    4.4 边界条件的设置第61-63页
    4.5 浸入式边界法第63-70页
        4.5.1 连续力源的浸入式边界法第63-64页
        4.5.2 离散力源的浸入式边界法第64页
        4.5.3 网格点离壁面距离的计算第64-66页
        4.5.4 浸入式边界处理方法第66-70页
    4.6 三维机翼(Eppler387)绕流验证(Re=10~5)第70-73页
        4.6.1 不同网格尺度下的叶片识别第71-72页
        4.6.2 计算结果验证第72-73页
    4.7 本章小结第73-75页
第五章 基于IBM算法的垂直轴风力机性能分析第75-89页
    5.1 数值方法简述及计算域设置第75-76页
    5.2 风力机识别及浸入式边界处理第76-78页
    5.3 非稳态计算及判敛方法第78-79页
    5.4 两种算法的风力机性能结果比较第79-84页
        5.4.1 总功率第79-80页
        5.4.2 压力分布第80-81页
        5.4.3 叶片表面流动分离现象的捕捉第81-82页
        5.4.4 叶顶涡以及二次流的捕捉第82-84页
    5.5 基于IBM算法的直叶片与螺旋叶片风力机性能比较第84-88页
        5.5.1 功率系数分析第84-86页
        5.5.2 流动分离及叶顶涡现象比较第86-88页
    5.6 本章小结第88-89页
第六章 总结与展望第89-91页
    6.1 研究内容总结第89页
    6.2 研究方向展望第89-91页
参考文献第91-95页
致谢第95-96页
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文第96-98页

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