水平軸馬格努斯風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能的研究碩士論文

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1、碩士學(xué)位論文水平軸馬格努斯風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)性能研究RESEARCHONAERODYNAMICPERFORMANCEOFHORIZONTALAXISMAGNUSWINDTURBINEBLADES吳金明哈爾濱工業(yè)大學(xué)2012年7月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào):TK83學(xué)校代碼:10213國(guó)際圖書分類號(hào):621密級(jí):公開工學(xué)碩士學(xué)位論文水平軸馬格努斯風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)性能研究碩士研究生:吳金明導(dǎo)師:姚英學(xué)教授申請(qǐng)學(xué)位:工學(xué)碩士學(xué)科:機(jī)械制造及其自動(dòng)化所在單位:機(jī)電工程學(xué)院答辯日期:2012年7月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIn

2、dex:TK83U.D.C.:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONAERODYNAMICPERFORMANCEOFHORIZONTALAXISMAGNUSWINDTURBINEBLADESCandidate:WuJinmingSupervisor:Prof.YaoYingxueAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalManufacturingandAutomat

3、ionAffiliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:July,2012Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要風(fēng)能是一種非常有潛力的清潔的可再生能源,對(duì)其利用的規(guī)模也越來越大。水平軸翼型葉片風(fēng)力機(jī)是最常用的風(fēng)能轉(zhuǎn)換設(shè)備,其風(fēng)能利用率高,但翼型葉片形狀復(fù)雜,加工成本高。因此一種基于馬格努斯效應(yīng)的馬格努斯風(fēng)力機(jī)得以受到人們的關(guān)注,該類型風(fēng)機(jī)的圓柱葉片形狀簡(jiǎn)

4、單,加工成本低,而且具有更大的升力系數(shù),可以通過減小葉片弦長(zhǎng)減輕風(fēng)力機(jī)的重力載荷,但由于其升阻比低導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率低。為了提高馬格努斯風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率,本文研究了改進(jìn)圓柱葉片氣動(dòng)性能的方法并提出了一種組合葉片,能夠有效提高馬格努斯風(fēng)力機(jī)葉片的升阻比,提高馬格努斯風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率。本文首先研究了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)減小繞流圓柱阻力的原因,在此基礎(chǔ)上探討了減小繞流旋轉(zhuǎn)圓柱阻力的方法;分析了翼型頭和尾翼對(duì)葉片氣動(dòng)性能的影響,確定了組合葉片的結(jié)構(gòu)方案;制定了尾翼的具體尺寸對(duì)組合葉片氣動(dòng)性能影響的正交試驗(yàn)方案,最終確定了尾翼的最優(yōu)尺寸。

5、根據(jù)得到的最優(yōu)組合葉片形狀,利用Fluent軟件詳細(xì)計(jì)算了周速比、雷諾數(shù)、風(fēng)速、直徑和攻角的變化對(duì)組合葉片氣動(dòng)性能的影響,得到了適合組合葉片截面的風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計(jì)方法。為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的真實(shí)性,設(shè)計(jì)了組合葉片機(jī)械結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有相同的變化趨勢(shì)。綜上所述,本文基于馬格努斯效應(yīng)提出了一種組合葉片,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)分析了其氣動(dòng)性能。結(jié)果表明,組合葉片能夠保持形狀簡(jiǎn)單和高升力系數(shù)等優(yōu)勢(shì),同時(shí)具有較高的升阻比,能夠較大程度地提高馬格努斯風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率,因此本論文的研究具有十分重要的理論價(jià)值和

6、實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞:馬格努斯;升阻比;氣動(dòng)性能;組合葉片-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractTheutilizationofwindenergyhasgrownfastinrecentyears.Asthekeypartofwindturbine,traditionalairfoilbladeexistsalotofproblem,suchasthedifficultmanufacturingprocess,highcostoftransportandmaintenance.Anothertypeofwin

7、dturbinewithrotatingcylinderbladebasedonMagnuseffectcan’tgetenoughCpasthelifttodragratioofthecylinderbladeisnothighenough.ThisthesisstudiedacombinedbladebasedonMagnuseffectwhichcanincreasethelifttodragratioofthecylinderbladethusincreasethewindenergycaughtbytheturbi

8、ne.Thethesisstudiedthereasonofadropofdragwhenthecylinderstarttorotateintheflowfield,andthemethodtofurtherreducethedragforceofrotatingcylinderwasd

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