風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)教學(xué)課件

風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)劉雄汕頭大學(xué)工學(xué)院能源研究所風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)分析簡介氣動(dòng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題控制系統(tǒng)對設(shè)計(jì)的影響四、風(fēng)力機(jī)動(dòng)態(tài)載荷仿真五、汕頭大學(xué)開展的相關(guān)研究工作風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)分析簡介基本方法葉素動(dòng)量理論勢流理論基于解N-S方程的全流場分析方法。★目前在計(jì)算精度和計(jì)算效率上能取得良好折衷的只有葉素動(dòng)量理論。風(fēng)能轉(zhuǎn)換的動(dòng)量理論風(fēng)能轉(zhuǎn)換的軸動(dòng)量理論來源于Rankine和Froude等在19世紀(jì)后期進(jìn)行的船用螺旋槳研究的成果。假定空氣為無粘性理想流體,并將風(fēng)輪理想化為一個(gè)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的均勻圓盤,從質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒來研究風(fēng)能轉(zhuǎn)換的規(guī)律。因此,風(fēng)能轉(zhuǎn)換的軸動(dòng)量理論被稱為圓盤理論或Rankine-Froude理論。圓盤理論合理地描述了風(fēng)輪周圍空氣速度場、壓力場的變化規(guī)律,雖然它不能描述風(fēng)輪外形參數(shù)與風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能之間的關(guān)系,同時(shí)也忽略了風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的渦流現(xiàn)象,但它為風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)理論奠定了最早的研究基礎(chǔ)。A(V-l4)動(dòng)量變化0.5PA(V2-n2)能量變化=0.5(V0+u1)定義=(V-m)/Vu=(1-a=(1-2a)VCn=4a(1-a)16/27≈0.5926Betz極限3.翼型理論LC洞cFD測量或影響氣動(dòng)系數(shù)的其它主要因素有:雷諾數(shù)、厚度、彎度、表面光滑度前緣曲率、粗糙靈敏度、后緣厚度等水平軸風(fēng)力機(jī)的葉素動(dòng)量理論葉素動(dòng)量理論起源于19世紀(jì)后期提出的圓盤理論1912年Joukowski提出誘導(dǎo)速度分析的方法1919年Betz提出優(yōu)化極限19年P(guān)rand提出葉尖損失修正模型1922年Glauert提出優(yōu)化理論和模型修正1974年Wilson對葉素動(dòng)量理論應(yīng)用于現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論描述,形成了較完整的風(fēng)力機(jī)葉素動(dòng)量理論體系。葉素動(dòng)量理論也被稱為片條理論(StripTheory)葉素動(dòng)量理論的主要假定(1)通過風(fēng)輪掃掠面的流動(dòng)可以劃分為大量的同心的環(huán)形單元,這些單元被假定是彼獨(dú)立的,沒有徑向的相互作(2)風(fēng)速在各環(huán)形單元上均勻分布,葉片對環(huán)形單元流動(dòng)的作用力是不變的,就像有無數(shù)多均勻分布的葉片一樣在非均勻風(fēng)場中,每個(gè)環(huán)形單元也被分成許多小段,些小段也被假定為互不影響。(3)沿徑向的流動(dòng)分量可以忽略,因此,二維翼型理論的氣動(dòng)數(shù)據(jù)可以被采用。對dr寬圓環(huán)根據(jù)動(dòng)量和角動(dòng)量守恒dT=4TrpV(1-a)dr1-ad0=4r'pVo(1-a)adrwr(1+a)tantaF風(fēng)輪主軸dr=0.5pVccDidQ=0.5rpVCcBdr定義c()B采用迭代法求解上述黃色框定