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本文采用CFD方法,对直径为10m的NREL全尺寸风能发电机转轮流场进行了数值模拟,获得了叶片绕流的流场信息,并与风洞实验结果进行了对比,两者基本吻合.通过对比分析,验证了计算方法的可行性.并对风能发电机的气动性能进行了研究.
NREL-10m风能发电机转轮的气动特性研究
【摘 要】
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本文采用CFD方法,对直径为10m的NREL全尺寸风能发电机转轮流场进行了数值模拟,获得了叶片绕流的流场信息,并与风洞实验结果进行了对比,两者基本吻合.通过对比分析,验证了计算方法的可行性.并对风能发电机的气动性能进行了研究.
【机 构】
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中科院工程热物理研究所,北京,100080;中科院研究生院,北京,100049 中科院工程热物理研
【出 处】
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2006中国工程热物理学会热机气动力学学术会议
【发表日期】
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2006年1期
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通过数值模拟,分析了叶片周向弯曲对不同折转角压气机叶栅内分离结构和叶栅损失系数的影响.折转角分别为37°,46°,54°和60°;弯角分别为正负10°,20°,30°.结果表明,在不同折转角下,叶片正弯的表现不同:折转角较小时,正弯增强了吸力面的二次流,叶栅总损失增加;中等折转角时,叶片正弯可以有效遏止角区分离,并改善吸力面分离型态,获得正效果的弯角可达30°;大折转角时,一定范围内的叶片正弯仍然
流动机理研究是叶轮机气动领域经久不衰的话题.半个多世纪里,来自理论、实验、数值技术进步和积累,叶轮机流动机理认识极大丰富,人们已经较为清晰地建立起叶轮机内流动图画,例如关于激波、前缘马蹄涡、通道涡、角涡、泄漏涡结构及影响、关于附面层径向、周向迁移等等.然而迄今为止,这些认识均建筑于定常假设基础之上,或者最好是以时均视角来审视的.虽然具有一定的合理性,也由此促进了叫轮机设计技术进步,但忽视叶轮机流动
本文回顾了垂直/短距起降(V/STOL)喷气式飞机的发展历程,重点介绍了"鹞"式战斗机、雅克战斗机及JSF战斗机的技术特点,分析了以升力发动机、矢量喷管及升力风扇为核心的升力推进系统的技术特征,并简要分析了对旋升力风扇的流动特点,提出了V/STOL喷气式飞机及其升力推进技术研究中存在的问题.为进一步开展V/STOL喷气式飞机及其升力推进技术的研究提供了参考和依据.
本文采用数值模拟方法研究了近失速工况动叶顶部前缘附近喷气对低速轴流压气机内部流场的影响.结果显示喷气主要影响叶顶区域的流动.受高速喷射气流的影响,叶顶泄漏流进行自发非定常波动的动态平衡被破坏.喷气不仅改变了叶顶泄漏流的起始触发位置,还影响到其形成后的形态和运行轨迹.喷气后叶顶附近区域损失减小,一方面由于喷气有效抑制了二次泄漏流的发生另一方面高速喷射气流弥补了叶顶泄漏流与主流掺混导致的动量损失。
本文对某十五级轴流压气机进行了内流流场计算.为了考察该压气机的全工况特性,分别对该压气机的设计工况点和非设计工况点进行了大规模整机计算.为了尽可能保证计算结果的有效性,在试算过程中针对计算中可能对计算结果有较大影响的因素,如计算网格、湍流模型等进行了比较,以便在目前的计算条件下使计算模型尽可能的反映真实流动.把整机计算结果和前五排叶片、前十五排叶片的计算结果进行了比较,基于计算结果的分析讨论了目前
采用考虑了冷气浓度对比热和气体常数影响的程序对某型两级带冷气喷射的涡轮叶栅进行了全三维N-S方程数值求解,描述了考虑组分变化后的冷气浓度和气体常数在叶栅中的分布.所得比热、压力、密度、当地马赫数、温度分布则与不考虑冷气浓度影响的程序进行了对比.结果表明,在冷气掺混数值计算中,冷气组分的影响有必要加以考虑.
推导了自然曲线坐标系下时间平均的多组分扩散方程.并在原程序基础上,增加了对冷气组分扩散方程的求解,以及多组分对比热和气体常数的影响.然后用改进的程序对某型两级带冷气喷射的涡轮叶栅进行了全三维N-S方程数值求解.
本文针对周向处理槽对一单转子跨音速高压比压气机叶栅失速性能的影响采用数值方法进行了研究,得出了有无机匣处理时的叶栅流场,揭示了周向处理槽的扩稳机理,并给出了叶顶间隙区的流场细节.结果表明,采用周向处理槽可以明显地抑制叶顶轴向回流,使叶顶区的流动更为顺畅,有效地推迟了分离的产生;周向处理槽的存在引发了间隙内流体的周向流动,造成了整个叶栅通道流量的减少。
借鉴Denton关于不可压叶尖泄漏损失的理论分析,采用简易模型获得了计算叶尖泄漏掺混损失的一个近似方法,并推导出可压流条件下掺混损失的基本关系式,其集中反映了尖区叶表压强、叶尖间隙、泄漏流流量系数及总损失系数的影响.在总损失系数仅考虑泄漏掺混损失情况下,数值分析了叶尖基元负荷、间隙相对高度、泄漏流量系数整体水平及其弦向分布等诸因素对叶尖泄漏掺混损失的影响.结果清晰展示了各因素对叶尖泄漏掺混损失的决