| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| Chapter 1 Introduction | 第13-32页 |
| 1.1 Study Background | 第14-21页 |
| 1.1.1 Darrieus lift-based VAWT | 第15-17页 |
| 1.1.2 Savonius drag-based VAWTs | 第17-19页 |
| 1.1.3 Unsteady wind environment in complex urban terrains | 第19-21页 |
| 1.2 Main Features of the VAWT Rotor Blade Operation | 第21-28页 |
| 1.3 Research Objectives | 第28-29页 |
| 1.4 Thesis Outline | 第29-32页 |
| Chapter 2 Modelling of VAWT rotors under unsteady winds operation | 第32-64页 |
| 2.1 Introduction | 第32-33页 |
| 2.2 Computational aerodynamics theories for VAWT rotors | 第33-40页 |
| 2.2.1 Blade Element Momentum (BEM) models | 第34-37页 |
| 2.2.2 Vortex models | 第37-39页 |
| 2.2.3 Cascade models | 第39-40页 |
| 2.3 Computational Fluid Dynamics (CFD) for VAWT rotors | 第40-52页 |
| 2.3.1 Discretization methods for CFD models | 第41-42页 |
| 2.3.2 VAWT rotor flow governing equations | 第42-44页 |
| 2.3.3 CFD model aerodynamics and performance of VAWT rotors | 第44-52页 |
| 2.4 Experimental Fluid Dynamics (EFD) for VAWT rotors | 第52-62页 |
| 2.4.1 Darrieus VAWTs performance | 第53-58页 |
| 2.4.2 Savonius VAWTs performance | 第58-62页 |
| 2.5 Summary | 第62-64页 |
| Chapter 3 Analytical formulations and CFD approach for enhanced energycapture in unsteady wind | 第64-103页 |
| 3.1 Introduction | 第64页 |
| 3.2 Theoretical basis and Analytical formulations | 第64-76页 |
| 3.2.1 Urban wind resource and energy harnessing in a turbulent context | 第67-71页 |
| 3.2.2 Changeability and gustiness | 第71-76页 |
| 3.3 Computational Fluid Dynamics Method | 第76-95页 |
| 3.3.1 Geometry creation | 第76-77页 |
| 3.3.2 Grid generation | 第77-79页 |
| 3.3.3 The CFD Flow Solver | 第79-80页 |
| 3.3.4 Wind tunnel VAWT numerical model | 第80-84页 |
| 3.3.5 Numerical setup | 第84-86页 |
| 3.3.6 Turbulence model selection and validation | 第86-90页 |
| 3.3.7 Modelling of wind velocity fluctuations | 第90-95页 |
| 3.4 Enhanced Wind Energy Capture in a Fluctuating free-stream | 第95-102页 |
| 3.5 Summary | 第102-103页 |
| Chapter 4 Influence of operating conditions on VAWT operating within a fluc-tuating free-stream | 第103-126页 |
| 4.1 Introduction | 第103页 |
| 4.2 Steady wind performance | 第103-105页 |
| 4.3 Unsteady wind performance | 第105-123页 |
| 4.3.1 Reference case | 第105-107页 |
| 4.3.2 Blade aerodynamic loading | 第107-109页 |
| 4.3.3 Effect of varying blade thickness | 第109-111页 |
| 4.3.4 Effect of varying mean tip speed ratio λ_(mean) | 第111-116页 |
| 4.3.5 Effect of varying the fluctuation frequency f_c | 第116-119页 |
| 4.3.6 Effect of varying the fluctuation amplitude U_(amp) | 第119-123页 |
| 4.4 Summary | 第123-126页 |
| Chapter 5 A numerical analysis of unsteady inflow wind for site specific VAWT | 第126-142页 |
| 5.1 Introduction | 第126页 |
| 5.2 Unsteady inflow wind performance | 第126-128页 |
| 5.3 Site specific unsteady inflow wind fluctuations | 第128-137页 |
| 5.4 Flow visualization | 第137-140页 |
| 5.5 Summary | 第140-142页 |
| Chapter 6 Experimental results and analysis of VAWT aerodynamics and per-formance | 第142-173页 |
| 6.1 Introduction | 第142页 |
| 6.2 Experimental methods | 第142-158页 |
| 6.2.1 The Wind tunnel facility | 第142-145页 |
| 6.2.2 Wind tunnel VAWT model | 第145-146页 |
| 6.2.3 Design brief | 第146-147页 |
| 6.2.4 Modular design methodology | 第147-148页 |
| 6.2.5 Rotor assembly | 第148-151页 |
| 6.2.6 Rotor loading | 第151页 |
| 6.2.7 Bearing assembly | 第151-152页 |
| 6.2.8 Measurement apparatus and instrumentation | 第152-156页 |
| 6.2.9 Errors and Uncertainities | 第156-158页 |
| 6.3 Experimental results and analysis | 第158-171页 |
| 6.3.1 Wind velocity and turbulence intensity profiles | 第158-160页 |
| 6.3.2 Steady wind performance | 第160-161页 |
| 6.3.3 Unsteady turbulent wind performance | 第161-165页 |
| 6.3.4 Simulation and comparison to experimental measurements | 第165-171页 |
| 6.4 Summary | 第171-173页 |
| Conclusion | 第173-177页 |
| 结论 | 第177-180页 |
| 论文主要工作总结 | 第177-178页 |
| 论文创新点 | 第178-179页 |
| 进一步工作设想 | 第179-180页 |
| References | 第180-205页 |
| Appendix A Dynamic Stall Model | 第205-207页 |
| A.1 Incompressible Boeing-Vetol Dynamic Stall Model | 第205-206页 |
| A.2 Berg Correction | 第206-207页 |
| Appendix B CFD Model time step size preliminary tests | 第207-208页 |
| List of Publications | 第208-211页 |
| Acknowledgement | 第211-213页 |
| Resume | 第213-214页 |
