西北地區(qū)的風力機長期在風沙環(huán)境中運行,沙塵顆粒不僅使葉片產生磨損,而且通過和空氣的相互作用改變來流中的風能,進而影響風輪功率的輸出。因此,研究風沙環(huán)境下沙塵顆粒與翼型壁面及空氣的相互作用機理尤為重要。本文以風力機專用翼型S809為研究對象,基于歐拉-拉格朗日方法,采用SST k-ω湍流模型和DPM模型,通過探討各雷諾數(shù)下不同直徑顆粒在翼型流場中的運動特性,研究了不同直徑顆粒與翼型壁面的作用,以及顆粒對翼型氣動性能和流場結構的影響。另外,考慮顆粒重力效應,研究了葉片在不同方位角處翼型（葉素）氣動性能的變化,進而分析了對風輪的影響。1)為確保模擬方法的準確性,對采用的SST k-ω湍流模型和DPM模型進行了驗證計算。針對SST k-ω模型,通過改變其封閉常數(shù)β*,在多個雷諾數(shù)下進行翼型升、阻力系數(shù)的驗證。發(fā)現(xiàn)小攻角（約α<9°）時,封閉常數(shù)β*=0.09更符合實驗結果,尤其是在小雷諾數(shù)下;大攻角（約α≥9°）時,β*=0.11更符合實驗結果。另外,DPM模型的顆粒入射類型和軌道密度對翼型升阻力系數(shù)存在影響。研究發(fā)現(xiàn),采用group入射類型能取得更好的模擬結果,顆粒軌道密度選取250較合...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題名稱及來源
    1.2 研究背景和意義
    1.3 研究現(xiàn)狀
        1.3.1 氣固兩相流動的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 針對風力機氣固兩相流動的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內容
第2章 基本理論
    2.1 風力機相關理論
        2.1.1 動量理論
        2.1.2 葉素理論
    2.2 氣固兩相流理論
        2.2.1 顆粒起動風速和粒徑的關系
        2.2.2 顆粒在流體中運動的受力
        2.2.3 顆粒沉降速度和松弛時間
    2.3 模擬方法
        2.3.1 SST k-ω湍流模型
        2.3.2 離散相模型(DPM)
    2.4 本章小結
第3章 模擬方法及驗證
    3.1 基本假設
    3.2 研究對象和計算域
    3.3 網格劃分及邊界條件
    3.4 顆粒軌道無關性驗證
    3.5 本章小結
第4章 風沙環(huán)境下不同直徑顆粒在S809翼型流場中的運動特性及其對翼型氣動性能的影響
    4.1 不同雷諾數(shù)下粒徑對顆粒運動特性及翼型氣動性能的影響
        4.1.1 對顆粒運動特性的影響
        4.1.2 對翼型氣動性能的影響
        4.1.3 對流場湍動能的影響
    4.2 雷諾數(shù)Re=1×10⁶下粒徑和攻角對顆粒運動特性及翼型氣動性能的影響
        4.2.1 顆粒軌跡和最大速度變化
        4.2.2 顆粒直徑對翼型氣動性能的影響
    4.3 本章小結
第5章 顆粒重力效應對翼型氣動性能及風輪受力的影響
    5.1 理論依據
    5.2 顆粒重力效應對S809翼型氣動性能的影響
    5.3 顆粒重力效應對風輪受力的影響
    5.4 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄



本文編號：4054198