摘要 | 第4-7页 |
ABSTRACT | 第7-9页 |
主要符号说明 | 第13-15页 |
1 绪论 | 第15-31页 |
1.1 引言 | 第15-17页 |
1.2 研究背景 | 第17-18页 |
1.3 国内外研究现状 | 第18-27页 |
1.3.1 风力机翼型研究 | 第18-27页 |
1.3.1.1 雷诺数对翼型性能的影响研究 | 第19页 |
1.3.1.2 表面粗糙度对翼型性能影响研究 | 第19-21页 |
1.3.1.3 来流湍流度对翼型性能影响研究 | 第21页 |
1.3.1.4 流动转捩对翼型性能影响研究 | 第21-23页 |
1.3.1.5 翼型动态失速研究 | 第23-24页 |
1.3.1.6 风力机翼型设计研究 | 第24-25页 |
1.3.1.7 钝尾缘翼型研究 | 第25-27页 |
1.4 研究目的和意义 | 第27页 |
1.4.1 研究目的 | 第27页 |
1.4.2 研究意义 | 第27页 |
1.5 本文研究内容 | 第27-29页 |
1.6 本文创新点 | 第29-31页 |
2 钝尾缘翼型静态气动性能研究 | 第31-56页 |
2.1 引言 | 第31-32页 |
2.2 翼型几何和气动性能参数 | 第32-33页 |
2.2.1 翼型几何参数 | 第32页 |
2.2.2 翼型气动性能参数 | 第32-33页 |
2.3 研究对象和方法 | 第33-41页 |
2.3.1 研究对象 | 第33页 |
2.3.2 翼型尾缘加厚方法 | 第33-37页 |
2.3.2.1 尾缘加厚后翼型表面曲率连续性研究 | 第34-37页 |
2.3.3 CFD数值计算方法 | 第37-41页 |
2.3.3.1 流动控制方程 | 第37页 |
2.3.3.2 湍流模型和转捩模型 | 第37-39页 |
2.3.3.3 数值模拟方法与网格独立性分析 | 第39-41页 |
2.4 定常计算结果分析 | 第41-49页 |
2.4.1 数值计算方法精度验证 | 第41-43页 |
2.4.2 钝尾缘翼型定常气动性能分析 | 第43-49页 |
2.4.2.1 钝尾缘翼型定常升阻力系数分析 | 第43-48页 |
2.4.2.2 钝尾缘翼型表面压力系数分布分析 | 第48-49页 |
2.5 非定常计算结果分析 | 第49-54页 |
2.5.1 非定常升阻力系数分析 | 第49-50页 |
2.5.2 旋涡运动分析 | 第50-53页 |
2.5.3 定常和非定常结果比较 | 第53-54页 |
2.6 本章小结 | 第54-56页 |
3 翼型三维旋转特性研究 | 第56-73页 |
3.1 引言 | 第56页 |
3.2 确定旋转翼型攻角、升阻力系数的方法 | 第56-57页 |
3.2.1 确定旋转翼型的攻角 | 第56-57页 |
3.2.2 确定旋转翼型的升阻力系数 | 第57页 |
3.3 翼型数据三维修正模型 | 第57-59页 |
3.4 MEXICO风力机翼型三维旋转特性 | 第59-70页 |
3.4.1 MEXICO试验 | 第59-60页 |
3.4.2 计算方法 | 第60页 |
3.4.3 计算结果分析 | 第60-70页 |
3.4.3.1 叶片表面压力系数分析 | 第60-64页 |
3.4.3.2 流动特性分析 | 第64-68页 |
3.4.3.3 旋转状态下翼型特性 | 第68-70页 |
3.5 钝尾缘翼型三维旋转特性 | 第70-72页 |
3.6 本章小结 | 第72-73页 |
4 可压缩性对风力机专用翼型性能影响 | 第73-96页 |
4.1 引言 | 第73页 |
4.2 风力机专用翼型风洞试验研究 | 第73-74页 |
4.2.1 翼型模型和试验装置 | 第73-74页 |
4.2.2 测试数据处理 | 第74页 |
4.3 考虑可压缩性的风洞洞壁效应修正研究 | 第74-76页 |
4.4 可压缩性对翼型气动性能计算的影响 | 第76-93页 |
4.4.1 可压缩修正方法 | 第77页 |
4.4.2 数值计算工具及设置 | 第77-78页 |
4.4.3 结果分析 | 第78-93页 |
4.4.3.1 FLUENT可压缩流动计算精度验证 | 第78-82页 |
4.4.3.2 不同可压缩性修正方法验证 | 第82-84页 |
4.4.3.3 XFOIL和Q~3UIC对可压和不可压翼型特性计算精度验证 | 第84-91页 |
4.4.3.4 可压和不可压结果对比 | 第91-93页 |
4.5 马赫数对翼型气动性能影响研究 | 第93-94页 |
4.6 本章小结 | 第94-96页 |
5 风力机专用翼型设计优化研究 | 第96-116页 |
5.1 引言 | 第96页 |
5.2 风力机翼型设计要求 | 第96-97页 |
5.3 二维翼型功率系数计算 | 第97-99页 |
5.4 翼型几何形状描述方法 | 第99-100页 |
5.5 翼型族设计优化模型 | 第100-103页 |
5.5.1 目标函数 | 第100-101页 |
5.5.2 设计变量 | 第101-102页 |
5.5.3 约束条件 | 第102页 |
5.5.4 设计优化流程 | 第102-103页 |
5.6 WTA翼型系列 | 第103-114页 |
5.6.1 WTA系列翼型设计参数 | 第103页 |
5.6.2 WTA系列翼型气动性能分析 | 第103-108页 |
5.6.3 WTA系列翼型和现有翼型性能对比分析 | 第108-114页 |
5.7 本章小结 | 第114-116页 |
6 大型风力机叶片气动外形设计和气弹性能分析 | 第116-153页 |
6.1 引言 | 第116页 |
6.2 非定常叶素动量模型 | 第116-124页 |
6.2.1 动态尾流模型 | 第120-121页 |
6.2.2 动态失速 | 第121-122页 |
6.2.3 偏航模型 | 第122-123页 |
6.2.4 风模型 | 第123-124页 |
6.3 风力机叶片的梁理论 | 第124-130页 |
6.3.1 位移和弯矩 | 第124-126页 |
6.3.2 确定弯矩和位移的数值计算方法 | 第126-127页 |
6.3.3 估算一阶挥舞、一阶摆振和二阶挥舞特征模态的方法 | 第127-130页 |
6.4 风力机的动态结构模型 | 第130-135页 |
6.4.1 广义力向量 | 第130-131页 |
6.4.2 质量矩阵 | 第131-133页 |
6.4.3 刚度矩阵 | 第133页 |
6.4.4 运动方程的积分求解 | 第133-135页 |
6.5 风力机气弹计算软件 | 第135-136页 |
6.6 叶片气动外形设计 | 第136-142页 |
6.6.1 叶片气动外形设计方法 | 第138-142页 |
6.7 风力机气弹性能分析 | 第142-151页 |
6.7.1 参考风力机气弹性能分析 | 第143-148页 |
6.7.1.1 叶片特征模态分析 | 第143页 |
6.7.1.2 叶片变形特性分析 | 第143-148页 |
6.7.2 替换翼型后风力机气弹性能分析 | 第148-151页 |
6.7.2.1 替换翼型后叶片在不同偏航下变形特性分析 | 第148-149页 |
6.7.2.2 替换翼型前后叶片变形特性比较 | 第149-151页 |
6.8 本章小结 | 第151-153页 |
7 结论与展望 | 第153-156页 |
7.1 结论 | 第153-154页 |
7.2 展望 | 第154-156页 |
参考文献 | 第156-163页 |
附录 | 第163-166页 |
A 作者在攻读学位期间发表的论文目录 | 第163-164页 |
B 作者在攻读学位期间申请的软件著作权 | 第164-165页 |
C 作者在攻读学位期间所主持和参与的科研项目 | 第165-166页 |
致谢 | 第166-167页 |