大型风力机空气动力学:CFD方法的应用与进展
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更新于2024-08-08
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"这篇文章是2013年发表的一篇关于计算流体力学(CFD)在大型风力机空气动力学应用进展的科研论文,主要探讨了CFD方法在解决大型风力机设计中的关键空气动力学问题,如翼型气动分析、风力机流动的数值模拟、风轮空气动力特性计算以及叶片的多目标气动优化设计。通过CFD技术,研究人员能够精确预测风力机翼型和叶片的二维和三维气动特性,以及捕捉尾流场的涡系结构。同时,通过结合多目标遗传算法,优化了1.5 MW风力机叶片设计,提高了风能利用效率。"
文章详细内容:
随着风力机向大型化、超大型化发展,传统的空气动力学方法,如动量元素方法和升力线理论,已不足以应对大型风力机复杂的气动特性预测。CFD作为一种先进的计算工具,为解决这一问题提供了可能。
CFD在大型风力机翼型气动分析中的应用,允许科学家们更精确地预测二维和三维气动特性。这对于理解叶片在不同工况下的性能至关重要,尤其是在考虑三维非定常旋转特征时。风力机在实际运行中,会遭遇各种复杂的大气工况,如非定常和动态失速气动载荷,这些都需要通过CFD进行模拟和分析。
此外,CFD方法也在风力机流动的数值模拟中发挥了重要作用。它可以捕捉风力机尾流场的涡系结构,这对于评估风力机的尾流影响,以及优化风场布局有重要意义。涡系结构的精确模拟有助于减少风力机间的相互干扰,提高整个风场的能源产出。
在风轮空气动力特性的数值计算方面,CFD可以有效地模拟湍流对风力机的影响。大型风力机的绕流通常伴随着强烈的湍流,而这些湍流与大气环境的湍流结构相互作用,对风力机的气动性能有显著影响。通过选择适当的湍流模型,CFD能够更好地描述这种影响,从而提供更精确的气动性能预测。
最后,文章提到将CFD与多目标遗传算法相结合,用于1.5 MW风力机叶片的优化设计。这种优化设计考虑了多个目标,如风能捕获效率、结构强度和噪音控制等,以获得综合性能最佳的叶片方案。通过这种方法,可以实现更高的风能利用效率,推动风力机技术的进步。
总结来说,这篇论文展示了CFD在大型风力机空气动力学研究中的重要地位,它不仅能够提高气动性能预测的准确性,还能通过优化设计提升风力机的性能和效率,对于风能产业的发展具有重要的理论和实践价值。
2021-09-15 上传
2020-03-27 上传
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2021-04-25 上传
2021-04-28 上传
2019-11-12 上传
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