色爱综合区,亚洲中文字幕黄网站,国产三级在线播放欧美,美国一级毛片aa,av无码,天天干,婷婷六月丁香91视频,免费的黄色网站4mmb

會員中心
加入VIP
微信

客服微信網(wǎng)站公眾號

　煤礦　化工　建筑
　機(jī)械　電力　冶金
　消防　交通　特種

　論壇　活動　視頻
　問答　投稿　 MSDS
　簽到　超市　招聘

導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

流動空氣與風(fēng)力發(fā)電葉片作用特性研究

文檔作者： Muhammad Aqeell，高延偉2，李永強(qiáng)3，劉青1，張照煌1 文檔來源： 1．華北電力大學(xué)能源動力與機(jī)械工程學(xué)院 2．中國建筑出版社 3．山西省忻州市滹沱河水利管理局		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年03月05日
下載地址：點擊這里	文件大小： 717.45 KB 共5頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費(fèi)）

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共5頁]

本文件共5頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?17.45 KB 共5頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費(fèi)）

下一篇：麗水通濟(jì)堰灌區(qū)水利管理體系的演進(jìn)與啟示

上一篇：麻陽二級水電站報廢重建水輪發(fā)電機(jī)組的選型

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

第15卷第6期中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報v。1．15 N。．6
2017年12月Journal of China Institute of Water Resources and Hvdropower Research December，2017
文章編號：1672—3031(2017)06—0425—05
流動空氣與風(fēng)力發(fā)電葉片作用特性研究
Muhammad Aqeell，高延偉2，李永強(qiáng)3，劉青1，張照煌1
(1．華北電力大學(xué)能源動力與機(jī)械工程學(xué)院，北京102206；2．中國建筑出版社，北京100037；
3．山西省忻州市滹沱河水利管理局，山西忻州034000)
摘要：流動空氣與風(fēng)力發(fā)電葉片作用特性是風(fēng)力發(fā)電葉片設(shè)計的基礎(chǔ)，是風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域研究的難題。長期以來以
動量一葉素理論為基礎(chǔ)，以流過風(fēng)力發(fā)電葉片空氣流場為對象，相繼建立了葉片優(yōu)化設(shè)計的Schmitz方法、Clauert
方法、wilson方法和cFD方法等。但流經(jīng)葉片過程中的空氣對葉片作用的特性仍有許多問題需要亟待解決和深入
研究。為此，論文應(yīng)用伯努利方程推導(dǎo)了環(huán)狀流動空氣流過風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪時傳遞給風(fēng)輪的能量計算解析式；應(yīng)用
動量矩原理推導(dǎo)了環(huán)狀流動空氣流過風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪時作用在風(fēng)輪上的力矩解析式；提出了流過風(fēng)輪的環(huán)狀空氣向
風(fēng)輪釋放功率的解析式，從而發(fā)現(xiàn)風(fēng)輪正常工作時，流過風(fēng)輪的環(huán)狀空氣向風(fēng)輪釋放的功率等于環(huán)狀空氣流量、
空氣密度、環(huán)緣處風(fēng)輪的牽連運(yùn)動速度及環(huán)緣處流出空氣的絕對運(yùn)動速度在此點牽連運(yùn)動速度方向上投影的連乘
積。為葉片截面輪廓曲線后邊緣特征參數(shù)設(shè)置提供了參考。
關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電葉片；伯努利方程；動量矩原理
中圖分類號：TK83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10．13244，j．cnki．jiwhr．2017．06．003
1 研究背景
風(fēng)力發(fā)電葉片是捕獲風(fēng)能并將之轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的核心部件，其氣動外形對實現(xiàn)這一功能具有至
關(guān)重要的作用，因此，一直以來，國內(nèi)外學(xué)者對其氣動外形設(shè)計理論的研究都非常重視。文獻(xiàn)[1]根
據(jù)風(fēng)力發(fā)電葉片優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)的不同將風(fēng)力發(fā)電葉片優(yōu)化設(shè)計分為以風(fēng)能利用系數(shù)(c。)最大或者年
能量輸出(Annual Energy Production，AEP)最大為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計；以能量成本(cost of Energy，
c0E，風(fēng)力機(jī)總成本C與年能量輸出AEP的比值)最小為目標(biāo)及多學(xué)科、多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計。風(fēng)力發(fā)
電葉片優(yōu)化目標(biāo)確定后，一般采用動量一葉素理論。2。、Schmitz方法”1、Glauert方法”1或wilson方法”。
等對之實施優(yōu)化設(shè)計，而后輔之以葉片外形修正以實現(xiàn)設(shè)計要求‘6。。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以Na—
vier-stokes(N—s)方程為基礎(chǔ)的計算流體力學(xué)(computational F1uid Dynamics，簡稱cFD)法等應(yīng)用于風(fēng)
力發(fā)電葉片優(yōu)化已逐漸受到人們的重視"11。研究發(fā)現(xiàn)，對風(fēng)力發(fā)電葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，無論建立什
么模型、采用哪種優(yōu)化方法，一般步驟是：首先選定葉片總體參數(shù)(如：額定功率P，葉片數(shù)曰，風(fēng)
能利用系數(shù)C，，葉尖速比入，設(shè)計風(fēng)速％，機(jī)電效率叼，空氣密度p，風(fēng)輪直徑D，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速n等)；
然后將葉片分段，設(shè)定葉素，選擇對應(yīng)翼型，即確定翼型沿葉片展向的布置；最后，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，
選定的優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。91。優(yōu)化設(shè)計變量一般是①弦長、扭角(或槳矩角。1叫)；②弦長、扭
角、槳矩角¨“；③弦長、扭角、葉尖線速度和葉尖速比‘1“；④外形參數(shù)、翼型特征、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和
葉尖槳矩角【1“；⑤更多¨41等。從中可看出對風(fēng)力發(fā)電葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，一般不包括葉片截面輪廓
曲線特征參數(shù)的優(yōu)化，因為葉片截面輪廓曲線是通過選擇翼型確定的，國外常用風(fēng)力發(fā)電葉片專用
翼型有[15。1“：NREL的s系列翼型、Du系列翼型、Ris仍系列翼型和FFA系列翼型等。因商業(yè)保密等原
因，國內(nèi)葉片廠商很難得到這些翼型的相關(guān)數(shù)據(jù)，一般靠測繪仿制。因此，對流動空氣與風(fēng)力發(fā)電
收稿日期：2016一05—26
作者簡介：Muhammad Aqeel(1985一)，男，巴基斯坦，博士生，主要從事可再生能源高效利用理論與技術(shù)等方面的研究。
E一瑚ail：maqeell@qq．(’om
一425—
萬方數(shù)據(jù)
流動空氣與鋒利發(fā)電葉片作用特性研究Muhammad Aqeel高延偉李永強(qiáng)劉青張照煌
葉片作用理論進(jìn)行研究就顯得非常重要。文中通過對流經(jīng)風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪空氣建模，應(yīng)用伯努利方程
推導(dǎo)出環(huán)狀流動空氣流過風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪時傳遞給風(fēng)輪的能量計算解析式；應(yīng)用動量矩原理推導(dǎo)出環(huán)
狀流動空氣流過風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪時作用于風(fēng)輪上的力矩解析式；通過對導(dǎo)出的解析式的分析，提出了
流過風(fēng)輪的環(huán)狀空氣向風(fēng)輪釋放的功率的解析式，從而發(fā)現(xiàn)風(fēng)輪正常工作時，流過風(fēng)輪的環(huán)狀空氣
向風(fēng)輪釋放的功率等于環(huán)狀空氣流量、空氣密度、環(huán)緣處風(fēng)輪的牽連運(yùn)動速度及環(huán)緣處流出空氣的
絕對運(yùn)動速度在此點牽連運(yùn)動速度方向上的投影的連乘積。從而為葉片截面輪廓曲線后緣特征參數(shù)
設(shè)置提供了依據(jù)。
2風(fēng)輪的能量表達(dá)式
以葉片半徑為r、在半徑方向長為6fr的圓環(huán)狀流體為研究對象(見圖1所示)。設(shè)空氣流人葉片的
初始絕對運(yùn)動速度、初始相對運(yùn)動速度、初始牽連運(yùn)動速度、初始壓力能頭和空氣相對于零位能面
的高度分別為瓦、瓦、i、p，和z。，相應(yīng)的，空氣流出葉片的初始絕對運(yùn)動速度、初始相對運(yùn)動速度、
初始牽連運(yùn)動速度初始壓力能頭、和空氣相對于零位能面的高度分別為”：、訓(xùn)：、u：、p：和z：，此過程
中的能量損失為Σ允?？諝鈩偭魅肴~片間的能量E。為，
牛礦囂+若(1)
空氣剛從葉片間流出的能量E：為，
即礦等+若(2)
考慮此過程中的能量損失Σ^，則圓環(huán)狀流體輸送給風(fēng)輪的能量E為：
E=El—E2一Σ矗(3)
將式(1)和(2)代入式(3)并整理，得：
E=(rz：)十等+等一Σ危(4)
在葉片間流動的空氣，遵循伯努力方程，即：
”毒+若剮：+等+號+Σ^ ㈦
現(xiàn)在假設(shè)給風(fēng)輪一個大小與其轉(zhuǎn)速相等、旋轉(zhuǎn)方向與其相反的轉(zhuǎn)速，則相當(dāng)于在剛流人葉片問
的單位重量的流體上加了一負(fù)能量苦，在剛要流出葉片間的單位重量的流體上加了一負(fù)能量專，則
式(5)的能量轉(zhuǎn)換還可寫為：
”等+等～等≈：十等+等一號+Σ^ c6，
將式(6)代入式(4)并整理，得
肚尋+警一等㈩
考慮環(huán)域內(nèi)有：u。=u：，所以式(7)可表示為： EE=：lF≮三一蘭—一-_半二 (8)
由圖中△ABc得，陽12=H?+∞?=u；+可。2代入式(8)并整理，得： E：蘭掣E=—L_：』一 ((99))
一426—
萬方數(shù)據(jù)
流動空氣與鋒利發(fā)電葉片作用特性研究Muhammad Aqeel 高延偉李永強(qiáng)劉青張照煌
6
|
| 八
§裂一￡一
／
7
1．風(fēng)及風(fēng)速：
2．風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪；
3．輪轂；
4．風(fēng)力發(fā)電葉片；
5．空氣環(huán)；
6．風(fēng)力發(fā)電葉片背風(fēng)面曲線
7．空氣流出風(fēng)輪速度三角形
8．風(fēng)力發(fā)電葉片迎風(fēng)面
Il，J發(fā)}UM輪俯眥㈩
圖1 流動空氣與風(fēng)力發(fā)電葉片相互作用分析示意圖
此即所考察的環(huán)狀流動空氣流過風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪時傳遞給風(fēng)輪的能量。由此可看出，環(huán)狀流動空
氣流過風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪時傳遞給風(fēng)輪的能量只與此環(huán)狀流動空氣剛流出風(fēng)輪的狀態(tài)有關(guān)，即，只與此
環(huán)狀流動空氣剛流出風(fēng)輪的絕對運(yùn)動速度、牽連運(yùn)動速度和相對運(yùn)動速度有關(guān)，且隨空氣相對于風(fēng)
力發(fā)電葉片運(yùn)動的運(yùn)動速度的平方的增加而增加，隨該點的牽連運(yùn)動速度平方和相對運(yùn)動速度平方
的增加而減小。
3風(fēng)輪的力矩表達(dá)式
流動空氣流過風(fēng)輪過程中，其與風(fēng)力發(fā)電葉片的相互作用滿足動量矩定理。
剛流入風(fēng)輪時對風(fēng)輪產(chǎn)生的動量矩M．為：
Ml=F×(p27crdrf"1)=o
式中：p為空氣密度；Z為r處葉片寬度。
環(huán)域內(nèi)空氣剛流出風(fēng)輪時對風(fēng)輪產(chǎn)生的動量矩M：為：
M2=i×(P27crdrf口2)=o
由圖1可得，M，的大小M，為： M：=p2冗rdrf”：rc。s(瓦，夏)=p2兀rdrf”：r!寄
設(shè)考察環(huán)域內(nèi)空氣
(10)
(12)
式中各符號意義同前。
假設(shè)環(huán)域空氣流過葉片寬度z的時間為￡，根據(jù)動量矩原理，環(huán)域內(nèi)空氣對風(fēng)輪產(chǎn)生的力矩M為
一427—
萬方數(shù)據(jù)
流動空氣與鋒利發(fā)電葉片作用特性研究Muhammad Aqeel高延偉李永強(qiáng)劉青張照煌
M：生當(dāng)：P掣v窖蘭蔓硝，墮害王?)
f ￡
二“2"2 二“2
式中：q為環(huán)域內(nèi)空氣流量；其它符號意義同前。
此即所考察的環(huán)狀流動空氣流過風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪時作用于風(fēng)輪上的力矩。由此可看出，環(huán)狀流動
空氣流過風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪時作用于風(fēng)輪上的力矩除與空氣自身的密度、空氣流量和考察點半徑有關(guān)
外，就只與此環(huán)狀流動空氣剛流出風(fēng)輪的狀態(tài)有關(guān)，即，只與此環(huán)狀流動空氣剛流出風(fēng)輪的絕對運(yùn)
動速度、牽連運(yùn)動速度和相對運(yùn)動速度有關(guān)。
4風(fēng)輪的功率表達(dá)式
式(9)給出的能量是以水頭表示的，所以其對應(yīng)的功率Ⅳ，為： ⅣF：印gg：竺警Pg (14)
式(13)給出的功率Ⅳ?？杀硎緸椋?Ⅳ舸：彤(tJ：胖2r竺掣∞：_pq竺掣(15) M劃舭胖2r二斧帖_pq』f ?’
式中叫為風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度；其它符號意義同前。
比較式(14)、(15)發(fā)現(xiàn)，流過風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪的空氣，無論從能量的角度進(jìn)行分析，還是從動量
矩定理進(jìn)行分析，流動空氣傳遞給風(fēng)輪的功率的表達(dá)式都完全一致。即，只與此環(huán)狀流動空氣剛流
出風(fēng)輪的狀態(tài)有關(guān)，具體來說，也就是只與此環(huán)狀流動空氣剛流出風(fēng)輪的絕對運(yùn)動速度、牽連運(yùn)動
速度和相對運(yùn)動速度有關(guān)。
根據(jù)圖1中△EFG，由余弦定理，得
加加；2==““2；+移+移2一；一z“2“2穢：2穢co：scloⅡs(2乏，，穢五2)J L(1l6o，)
將式(16)代入式(14)或式(15)，得
Ⅳ=Ⅳg=Ⅳ^f=一pqu2口2coslu2，。2} (17)
式(17)表示，風(fēng)輪正常工作，流動空氣流出風(fēng)輪葉片的絕對運(yùn)動速度與該點牽連運(yùn)動速度的夾
角必為鈍角；流過風(fēng)輪的環(huán)狀空氣向風(fēng)輪釋放的功率等于環(huán)狀空氣流量、空氣密度、環(huán)緣處風(fēng)輪的
牽連運(yùn)動速度及環(huán)緣處流出空氣的絕對運(yùn)動速度在此點牽連運(yùn)動速度方向上投影的連乘積。
5結(jié)論
通過分析流經(jīng)風(fēng)電葉片間的能量流和動量矩的傳遞發(fā)現(xiàn)，流動空氣與風(fēng)力發(fā)電葉片間的相互作
用如下：(1)環(huán)狀流動空氣流過風(fēng)輪過程中，若向風(fēng)輪傳遞功率，其流出風(fēng)輪葉片的絕對運(yùn)動速度與
該點牽連運(yùn)動速度的夾角必為鈍角；(2)流過風(fēng)輪的環(huán)狀空氣向風(fēng)輪釋放的功率等于環(huán)狀空氣流量、
空氣密度、環(huán)狀空氣從葉片后緣流出的牽連運(yùn)動速度及其絕對運(yùn)動速度在此點牽連運(yùn)動速度方向上
投影的連乘積；(3)改變風(fēng)力發(fā)電葉片迎風(fēng)面后緣曲線切線角(相當(dāng)于改變空氣從風(fēng)力發(fā)電葉片后緣
流出角)，可改變流過風(fēng)輪的環(huán)狀空氣傳遞給風(fēng)輪的功率。
參考文獻(xiàn)
[ 1 ] DANIIL Per“l(fā)iev，Methodology for wind turbine blade geome—t。yoptimization[D]
sity of Tech—nology，2叭3．
[2]段宏，趙明，梁俊字，等．基于動量葉素理論的風(fēng)力機(jī)葉輪建模[J]．云南電力技術(shù)，2016，44(2)
一428—
萬方數(shù)據(jù)
流動空氣與鋒利發(fā)電葉片作用特性研究Muhammad Aqeel 高延偉李永強(qiáng)劉青張照煌
[ 3 ]
[ 8]
[9]
10
11
12
[13]
[14]
[15]
[16]
130一133．
李連波，陳濤，王凡，等．基于schmitz理論的風(fēng)葉氣動設(shè)計研究[J]．應(yīng)用力學(xué)學(xué)報，2012，29(2)：
225—229．
方程．基于渦流理論的立軸風(fēng)力機(jī)氣動特性分析[D]．北京：華北電力大學(xué)，2012．
鐘友富．基于Wilson理論的大型風(fēng)力機(jī)葉片三維實體建模[J]．科技創(chuàng)新，2015(10)：39—40．
李強(qiáng)，金哲巖，楊志剛．風(fēng)力機(jī)葉片氣動外形優(yōu)化設(shè)計綜述[J]．機(jī)械設(shè)計，2016，33(7)：1—7．
姚世剛，戴麗萍，康順．風(fēng)力機(jī)葉片氣動性能及流固耦合分析[J]．工程熱物理學(xué)報，2016，37(5)：
988—992．
徐宇，廖猜猜，張淑麗，等．大型風(fēng)電葉片設(shè)計制造技術(shù)發(fā)展趨勢[J]．中國科學(xué)：物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)，
2016．46(12)：124702—1一10．
GUO Tingting，WU Dianwen，XU Jihui，et a1．The method oflarge—scale wind turbine blades design based on
MATLAB programmingl c]，／Nanjing：sustainable Power Generation and supply，2009：1—5．
w00D D H．Dual purpose design of small wind turbine blades[J]．wind Engineering，2004，28(5)：511—528，
呂小靜．大型水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣動性能計算與優(yōu)化設(shè)計[D]．蘭州：蘭州理工大學(xué)，2011．
ERNESTO Benini，ANDREA Toffolo．0ptimal design of horizontal—axis wind turbines using blade—element theo—
ry and evolutiona。y computation l J J．Journal of Solar Energy Engineering，2002(1 24)：357—363．
FUGLSANG P，MADSEN H A．0ptimization method for wind turbine rotors[j]，journal of wind Enginee“ng
and Industrial Aerodynamics，1999(80)：191—206．
WANG Tongguang，WANG Long，ZHANG Wei，et aI．Large—scale wind turbine blade design and aerodynamic
analvsis[J]．Fluid Mechanics，2叭2．57(5)：466—472．
NAMBU T，HASHIMOTO A，UEN0 M，et a1．Evaluatjon of wall—jnfeI如rence correc￡ion method using numerical
anal丫sis and porous wall modellJj．Aircraft，2015，52：226—234．
KANG S H，SHIN E S，RYU K W，et a1．Separation blockage—correction method for the airfoil of a wind turbine
bladelJ]．Mech．Sci．Tech．，2013，27：l 321一1327．
Study on characteristics of the interaction between nowing air and wind turbine blade
Muhammad Aqeel。， GAo Yanwei2， LI Yongqianf， LIu Qin91，zHANG zhaohuan91
(1．School《Energy P0wer oRd Mechonicoz Engineertng，～onh chtn8 Ekc￡rtc Po蜘er Un抽ersi姆，Be電tng 102206，Chino；
2．C^inese口rc充眺cfur口Z p陽5s， Be盯ing 100037， C矗inⅡ；
3．HufⅡo^e Ri口er Bns脅緲口ler Resource5 Mnnngemen￡曰ure口u礦5^nnxi Pro"ince， Xinz^oⅡ 034000， C^in。)
Abstract： The characteristic of interaction between nowing air and wind turbine blade is the foundation in
the wind turbine blade design and has been a dimcult problem in the wind power generation． For a long
time， taking the air now field of wind turbine blades as the objective and on the basis of momen—
tum—blade element lheorv， the Schmitz method， Glauert method， Wilson method and CFD memod have
been established to optimize the balde design． However， still a lot of problems need fu rther improvement
and study in view of the characteristics of the effect of air on blades during the air nowing through blades．
Therefore， the analytical formula of energy transferred from annular nowing air to rotor was proposed based
on Bernoulli equation， the analvtical fbrmula of torque on the rotor under the annular flow situation was
put forward with the principle of momentum， and the analytical formula of transmission power from annular
nowing air to I時“)r was presented． It is obta；ned that the transmission power is 8qual to the continuous
product of annular air now， air density， convected velocity of rotor at rim and the projection of the abso—
lute veloeity of the air outflowi“g around the rim． It provides guide for setting trailing edge feature parame—
ters of blade profile curve．
KeywOrds： wind turbine blade； bernoulli equation； momentum moment principIe
(責(zé)任編輯：李琳)
一429—
1j
1●J
4
5
6
7
『L

網(wǎng)友評論 more

電力安全論文最新內(nèi)容

03-05

基于擺度大數(shù)據(jù)的水輪…

03-05

夾巖水利樞紐壩后電站…

03-05

金沙江上游葉巴灘水電…

03-05

勘測設(shè)計分承包管理工…

03-05

奎屯河三級水電站機(jī)組…

03-05

蘭溪市水利工程標(biāo)準(zhǔn)化…

03-05

冷卻塔熱力性能評價方…

03-05

麗水通濟(jì)堰灌區(qū)水利管…

電力安全論文熱點內(nèi)容

41765

電力安全生產(chǎn)管理中…

24722

發(fā)電機(jī)軸電壓產(chǎn)生的…

19562

電廠值長如何做好安…

19128

淺談電力安全生產(chǎn)

17547

電子商務(wù)中存在的安…

16136

淺談電力企業(yè)班組安…

13727

工業(yè)企業(yè)電氣危險源…

10242

氫站、油站重大危險…

相關(guān)內(nèi)容

快遞包裝重金屬與特定物質(zhì)…

A2∕O工藝在城市生活污水…

調(diào)兵山污水處理廠運(yùn)營成本…

福建省某綜合改革建設(shè)試點…

關(guān)于解決吉林市水資源問題…

創(chuàng)想安科網(wǎng)站簡介會員服務(wù)廣告服務(wù)業(yè)務(wù)合作提交需求會員中心在線投稿版權(quán)聲明友情鏈接聯(lián)系我們