郭家富答辩精要.ppt

* * * * * * * 半正定矩阵 * * * * * * 三、叶片建模 * 3.1确定设计翼型 传统翼型 风轮机专用翼型 三、叶片建模 vs 升阻比大 对结垢不敏感 升阻比小 对结垢敏感 s818 s819 s825 s826 CHOOSE * 叶片各截面参数的计算流程 三、叶片建模 目的 基本参数 计算方法 * 三、叶片建模 3.2确定功率、直径、尖速比和叶片数 风机台数：120台 设计容量：540MW 功率：4.5MW 风机功率：4.5MW 风能利用率：0.4 风轮直径：46m 选取3叶片 尖速比为6 设计所用翼型：S818\S819\S825\EPPLER555\S826 风速：23m/s * 三、叶片建模 3.3关键参数的确定方法 升阻比 攻角 攻角 升力系数 确定弦长 目标值 Profili软件制图 * 三、叶片建模 Ri /m 尖速比λ 2.3 0.6 4.6 1.2 6.9 1.8 9.2 2.4 11.5 3 13.8 3.6 16.1 4.2 18.4 4.8 20.7 5.4 23 6 尖速比λ 确定各截面扭角θ * 三、叶片建模 截面到叶根的距离Ri /m 弦长计算值 扭角计算值 2.3 6.92 27.14 4.6 4.52 17.14 6.9 3.23 9.14 9.2 2.48 4.14 11.5 2.9 4.09 13.8 1.77 3.3 16.1 1.53 1.8 18.4 1.55 -1.86 20.7 1.19 2.23 23 1.07 1.73 叶片下部弦长太大，不便加工，叶片太重，力矩小 0.8R处扭角为奇点 * 三、叶片建模 弦长减小，重量减轻，加工方便 图3.8 叶片扭角修正图 图3.9 叶片扭角修正图 奇点影响使拟合值偏小，反复修正，确定扭角 * 三、叶片建模 截面到叶根的距离Ri /m 尖速比λ 相对迎风角φ 弦长计算值 修正后的弦长Li/m 叶片形状参数Ni 扭角计算值 修正后的扭角θ 相对风速v/ m/s 2.3 0.6 36 6.92 1.8 10.37 27.14 27.14 26.8 4.6 1.2 26 4.52 2.4 3.39 17.14 17.14 35.9 6.9 1.8 18 3.23 3.23 1.61 9.14 10.09 47.3 9.2 2.4 13 2.48 2.48 0.93 4.14 5.494 59.8 11.5 3 11 2.9 2.05 0.60 4.09 4.09 72.7 13.8 3.6 9 1.77 1.77 0.42 3.3 3.3 85.9 16.1 4.2 7.5 1.53 1.53 0.31 1.8 2.9 99.3 18.4 4.8 6 1.55 1.35 0.24 -1.86 2.6 105.7 20.7 5.4 5.5 1.19 1.19 0.19 2.23 2.23 113.3 23 6 5 1.07 1.07 0.15 1.73 1.73 121.9 每隔 取 一个截面 * 三、叶片建模 3.4叶片建模 最高次数：5次 最大段数：50 * 四、叶片和流场的网格划分 4.1 三维网格划分 图1 叶片及流场区域实体图 流场半径24m，厚度4m 网格数：471858 结论：最大歪斜度为0.8743830.9，歪斜度小于0.6的网格数占总网格数的96.52%，网格质量比较满意 图2 叶片及流场区域三维网格图 图3 叶片及流场区域网格过渡图 * 四、叶片和流场的网格划分 结论：加密翼型前缘和翼型上下表面网格，模拟计算表明网格质量和数量都符合要求。 4.2 二维网格划分 图3.16 0.3R截面网格划分图 Velocity inlet Pressure outlet wall 网格总数：67800 0.4R,0.6R, 0.8R,1R 截面网格和 设置与0.3R 处相似，故 不再赘述 * 五、叶片气动模拟 结论：相比k-ε湍流模型 SST k-ω模型更适合模拟风轮叶片表面的流动情况 5.1 湍流模型选取 SST k-ω湍流模型 适合剪切流动，尾流模拟 边界层内类似k-ω，边界层 外类似k-ε。 有更高的精度和可信度 只适合完全湍流过程模拟 半经验公式 忽略分子黏性影响 k-ε湍流模型 * 五、叶片气动模拟 结论：迭代计算收敛 5.2 判断迭代收敛性 图4.3(a) 残差图 图4.3(b) 力矩系数图 图4.3(c) 进出口流量值 0.001 趋于平稳 符合质量守恒 * 五、叶片气动模拟 5.3 速度云图 结论：风速在叶展方向逐渐增大，叶片顶部风速最大约140m/s，叶片底部风速最小约24m/s。 图4.5叶片表面风速云图 * 五、叶片气动模拟 5.3.1各主要截面 速度云图 0.3R