检索结果-南通市图书馆

作者：王培麟上海理工大学

学位级别：硕士

风能因储量大、无污染及可再生等优点在世界各地快速发展,而风力机作为风能转换装置已成为新能源的重要组成部分。目前水平轴风力机技术成熟,为现代大型商业风力机的主流;垂直轴风力机相关研究虽起步较晚,但因其易大型化、度电成本低及... 详细信息

风能因储量大、无污染及可再生等优点在世界各地快速发展,而风力机作为风能转换装置已成为新能源的重要组成部分。目前水平轴风力机技术成熟,为现代大型商业风力机的主流;垂直轴风力机相关研究虽起步较晚,但因其易大型化、度电成本低及集群安装效率高等优点,已成为研究热点领域。然而,无论水平轴还是垂直轴风力机,其固有的空气动力学特征致使流动分离现象均普遍存在,并成为影响其气动性能的重要因素。因此,采用高效流动控制手段缓解风力机气动效率低、载荷波动大等问题,从而提高其运行稳定性与可靠性显得尤为重要。边界层吸气控制作为较成熟且已在航天领域广泛应用的一种流动控制手段已被证明其可行性与有效性,但在风力机领域的研究仍存在较大空间。传统边界层吸气的研究多基于二维翼型,且较少涉及边界层吸气对风力机噪声特性的研究。因此,本文采用三维数值模拟方法,研究边界层吸气对垂直轴及水平轴风力机气动与噪声特性影响,并提出适用于两类风力机流场特征的主动控制策略,探究边界层吸气控制的控制效果与作用机理。主要工作如下:1.建立具有边界层吸气控制的风力机翼段、垂直轴与水平轴风力机模型,并开展网格无关性、时间步长等可靠性验证,将计算结果与实验值进行对比,以验证本文数值模型准确性与有效性。2.针对对称风力机翼段,开展不同位置的边界层吸气控制对气动性能影响,以获得固定动量系数条件下气动特性最优布置方案。研究表明吸气控制通过移除前缘边界层低速流体而显著减小流动分离区域,并延迟失速,从而改善翼型气动性能与流场。此外,边界层吸气可改变失速攻角下最大平均声压级位置并显著降低叶片尾流处低频噪声。3.基于三维垂直轴风力机模型,对比布置于内侧/外侧边界层吸气控制,发现内侧边界层吸气可有效增加迎风区叶片转矩,但会降低背风区转矩;而外侧边界层吸气可有效消除叶片背风区负转矩。据此特征,提出4种不同主动控制策略,研究发现策略3效果最优,即在迎风区（0°～180°）开启内侧边界层吸气,在背风区（180°～360°）开启外侧边界层吸气。流场分析表明边界层吸气控制能有效移除叶片前缘低速流体,增强边界层抗逆压梯度能力,令前缘流体在大攻角下依旧附着,从而延迟分离。边界层吸气控制还可显著减小尾迹速度亏损范围,并加快尾迹恢复速度。此外,垂直轴风力机尾流处平均声压级与单音极值还可因边界层吸气控制的应用而显著降低。4.针对水平轴风力机,布置不同边界层吸气位置于非对称翼型,以获得气动特性最优方案。分析控制前后速度流场前4阶模态可知,通过吸入边界层低动量流体可使其更好的附着于翼型吸力面。同时,通过特征根单位圆可得,采用边界层吸气可以有效增加流场的稳定性。5.将水平轴风力机叶片划分为一个非控制区域（A）与两个控制区域（A和A）,得出A区域的边界层吸气控制起主要作用。但对两区域同时控制时功率的提升量不是单纯线性叠加,而是有更大幅度的提升,这表明功率提升不仅是单一区域控制的结果,而是两个控制区域共同作用的结果。此外,边界层吸气可有效降低水平轴风力机叶片叶尖平面各处平均声压级。

关键词：垂直轴风力机水平轴风力机流动控制计算流体力学边界层吸气气动噪声

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吸附式压气机的研究进展综述

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热能动力工程 2020年第12期35卷 11-18页

作者：王静黄典贵上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为进一步提高吸气技术在压气机中的应用效果,对压气机中应用吸气的相关研究进行调研和总结。吸气位置对吸气效果产生直接影响,吸气效果受吸气位置、吸气量和吸气布置方式等多个因素影响,合理地吸气可有效控制压气机内部的流动分离结构,... 详细信息

为进一步提高吸气技术在压气机中的应用效果,对压气机中应用吸气的相关研究进行调研和总结。吸气位置对吸气效果产生直接影响,吸气效果受吸气位置、吸气量和吸气布置方式等多个因素影响,合理地吸气可有效控制压气机内部的流动分离结构,对激波、失速裕度也可产生有效影响,使损失降低、效率提高;吸气策略不同造成吸气效果和吸气机理存在差异,不同策略的吸气对流场结构和流动特性的影响也不同;联合控制方法、耦合叶片外形设计与吸气策略设计可进一步提高吸气压气机性能。未来可对联合控制方法的优化进行深入研究,考虑级间匹配、级间干涉作用、非均匀流动和非定常流动现象等,对吸气效率的评估应制定统一标准。

关键词：吸气压气机边界层吸气角区分离流动控制性能改善

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