一种基于有效能分析的风力机叶片气动损失方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有效能分析的风力机叶片气动损失方法，属于风力机叶片设计领域。本发明专利技术首先进行风力机叶片流场模拟，对常规风力机叶片流场模拟的基础上进行流固耦合模拟仿真，构建有效能平衡分析模型，基于叶片流场模拟和流固耦合仿真的结果，分别计算风场中的焓值、熵值和动能以及风力机的做功情况，计算得到有效能损失，判断该风力机叶片的气动损失。损失。损失。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有效能分析的风力机叶片气动损失方法


[0001]本专利技术属于风力机叶片设计领域，特别涉及一种基于有效能分析的风力机叶片气动损失方法。

技术介绍

[0002]风力发电机是将气流的动能转化为机械能最终转化为电能的主要动力机械。典型的三叶片水平轴风力机基本构造，大致可分为4个部分：风轮、机舱、塔架以及基础。其工作原理是，风轮在风力的作用下旋转将风的动能转变为传动轴的机械能，然后传动轴通过机舱内齿轮箱变速带动发电机发电。其中风轮是风力机最重要的部分，它的主要作用是将气流中的动能捕捉转化为机械能。根据贝茨理论，风能转化为机械能的转化率，即风能利用率的理论最大值为0.593，这是在完全没有损失的理想条件下，然后实际值小于0.5，叶片气动损失是导致风能利用率降低的原因。
[0003]目前分析气动损失，主要是基于叶素理论和叶素动量模型，理论基于准定常假设，假设叶片数为无穷多，气流在叶素(叶片上每个单元)上的流动为定常，且诱导速度是均匀的。将叶片沿其长度方向分割为N等分，假设每一份叶素dr翼型一致，通过实验室测得的气动力系数计算得到每一份叶素的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有效能分析的风力机叶片气动损失方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1、首先进行风力机叶片流场模拟和流固耦合模拟仿真，得到流场域内的流速分布；步骤2、构建有效能平衡分析模型，有效能损失I的表达式如下：式中：T0为环境温度，s1为进口处出工质的熵，s1为出口处工质的熵；h1为进口工质焓值，c
f1
为进口工质宏观流速，进口处工质携带入的能量为焓和动能之和，即h2为出口工质焓值，c
f2
为出口工质宏观流速，出口处工质携带走的能量为焓和动能之和，即w
i
为对外做出内部功；为进口处工质携带入的有效能，为出口处工质携带出的有效能；步骤3、根据步骤1得到的流场域内的流速分布，分别计算风场中的焓值、熵值和动能以及风力机的做功情况；步骤4、根据步骤2构建的有效能平衡分析模型结合步骤3的结果，计算出来的有效能损失来描述叶片的气动损失。2.根据权利要求1所述的一种基于有效能分析的风力机叶片气动损失方法，其特征在于，步骤1中，流固耦合模拟采用动网格技术。3.根据权利要求2所述的一种基于有效能分析的风力机叶片气动损失方法，其特征在于，动网格技术选定初始网格、边界运动的方式，并指定参与运动流场区域，采用边界型函数定义边界运动形式，选择动网格更新模型确保网格在模拟的过程中实...

【专利技术属性】
技术研发人员：张纯，韩煜航，吴家荣，李凯伦，张一帆，李红智，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：