基于流固耦合的风力发电机周围流场特性分析

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第40卷第2期㊀
东北电力大学学报Vol.40,No.2熄火延时器
2020年4月Journal Of Northeast Electric Power University Apr,2020
伊枯草菌素收稿日期:2020-03-20
基金项目:国家自然科学基金(51878128);东北电力大学科研启动金(BSJXM -2016228)
第一作者:刘玥君(1983-),女,博士,讲师,主要研究方向:结构抗风
:liuyuejun0221@163(刘玥君);991670968@qq(邓文强);190615635@qq(张猛)DOI:10.19718/j.issn.1005-2992.2020-02-0073-06
基于流固耦合风力发电机周围流场特性分析
废盐酸回收刘玥君1,邓文强1,张㊀猛2
(1.东北电力大学建筑工程学院,吉林吉林132012;2.吉林市城乡规划研究院,吉林吉林132001)
摘㊀㊀㊀要:为了提高风能利用效率,合理设计风电场,基于ANSYS Workbench 有限元仿真平台以水平
轴风力发电机为研究对象,在额定工况条件下对风力发电机周围流场特性进行了流固耦合分析,得到了沐浴粉
风力发电机尾迹及叶片附近旋转域流场的风速㊁风压分布.结果表明:在风力发电机后不同距离的截面
处,其湍动能沿竖直方向均呈现 M 型变化趋势;在水平方向上,部分流经叶片的空气产生了旋转,并具
有向四周扩散的现象;在叶片旋转域中,沿叶片径向其风压与风速不断增大.
关键词:风力发电机;流固耦合;周围流场;尾迹;湍动能
钽酸锂晶体中图分类号:TU39㊀㊀㊀㊀文献标识码:A
我国地域辽阔,风能资源十分丰富,近年来在国家政策的大力扶持下,风力发电产业愈发壮大.风力发电机所处的风场环境是非常复杂的,风力发电机在运行中会因风压的作用而产生变形和位移,而变形和位移会反过来对风场的流动而产生影响,从而导致风力发电机表面风压随之变化,如此来回往复的
相互影响即为风力发电机与风场的耦合机理[1].国内外许多学者都在这一领域进行了研究,Bing zheng Dou 等[2]使用一个风力涡轮模型,改变了叶尖速比㊁变桨距和偏航角,对其性能进行了系统的试验研究.Y.Bazilevs 等[3]采用先进的计算方法预测在实际风速和转子转速下运行的风力涡轮机复合材料叶片的疲劳损伤演化.Ehsan Borouji 等[4]使用双向耦合FSI 模拟研究了全尺寸风力机的风塔和转子叶片振动特性.彭文春等[5]研究了大型风力机塔筒在随机风荷载下的受力和变形特性.常丽平等[6]对复合材料的风力发电机叶片进行研究,分析了不同风速和叶片厚度对风力发电机应力及变形的影响.毛军等[7]考虑了叶片在运转过程中的弹性变形与振动对流场的影响.莫秋云等[8]对离网小型垂直轴风力发电机叶片进行了流固耦合计算,研究了叶片的气动性能.起雪梅,张敬东[9]对2.0MW 风力发电机的叶片模型进行了流固耦合分析,得到了叶片在流场中应力㊁应变和变形等有限元分析结果.陈海萍等[10]对风力发电机叶片在风㊁重力和离心力的耦合作用下的动力特性进行了仿真分析.胡丹梅等[11]对海上风力机的叶片在流固耦合条件下进行了变形及振动分析.牛建刚等[12]建立了风力发电机塔筒的三维风场模型,通过CFD 数值模拟计算出风流经风力发电机塔筒时风压分布情况,提出了塔筒风压体型系数的建议取值.聂永辉等[13]甚于多小波和峭度准则对风力发电机滚动轴承故障进行检测,保证风力发电机的安全运行.
目前对风力发电机的数值模拟,大多数的学者仅仅考虑了叶片或塔架的强度问题,很少涉及风力发电机整机周围流场的变化特征.为了能够更加合理的研究风力发电机的运行状态,本文利用流固耦合方法
ct二次过电压保护器对风力发电机的整机结构进行模拟研究,对风力发电机尾迹及其叶片旋转域周围流场进行了分析,为风力发电机的设计与检验提供一定的参考.

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