"基于MATLAB的小型风力机设计与CFD分析"

本文主要介绍了基于MATLAB的小型风力机设计及其外流特性分析，针对风能开发利用日益引起重视的背景，结合传统风力设计方法与CFD优化技术，建立了一种设计分析系统，以缩短风力机的设计开发周期。本文首先对小型风力机的结构特点进行了分析，通过比较Glaurt设计法与Wilson设计法，给出了考虑叶尖损失的Wilson法的基本设计思路，并分析了其求解过程。随后，通过MATLAB语言编写了小型风力机叶片设计程序，该程序克服了手工设计繁琐的不足，具有快速、方便的特点，同时能生成三维的叶片模型数据。基于该程序设计了一台三叶片10KW小型风力机，为以后的设计提供了参考依据。在外流特性分析方面，本文使用了FLUENT商业软件进行CFD分析，控制方程基于雷诺平均守恒型定常Navier-Stokes方程，通过数值模拟得到了小型风力机的外流特性。 传统能源日益紧张的环境下，新能源的开发利用越来越引起人们的重视，其中风能作为一种清洁可再生的能源资源备受关注。风力机叶片作为风能转换为动能的核心部件，其气动设计优化方法、高效大功率风力机专用翼型以及风力机噪声预测等成为国内外技术研究人员关注的焦点问题。当前，由于风力机的尺寸大、运行环境条件复杂，给高效风力机样机的开发研究带来不少困难。因此，本文通过将传统的风力设计方法与近年来快速发展的CFD优化技术结合，利用MATLAB软件建立了一种设计分析系统，以缩短风力机的设计开发周期。 针对小型风力机的结构特点，本文分析了Glaurt设计法与Wilson设计法，并给出了考虑叶尖损失的Wilson法的基本设计思路，对其求解过程进行分析，并编写了采用MATLAB语言实现小型风力机叶片设计的流程图和程序。所编写的程序克服了手工设计繁琐的不足，具有快速、方便的特点，同时还能生成三维的叶片模型数据。基于该程序设计了一台三叶片10KW小型风力机，为以后的设计提供了参考依据。 在外流特性分析方面，本文采用了FLUENT商业软件进行CFD分析，控制方程基于雷诺平均守恒型定常Navier-Stokes方程。通过数值模拟得到了小型风力机的外流特性，为风力机的实际应用提供了理论支持。整体来看，本文通过MATLAB软件实现了小型风力机设计及其外流特性分析的系统，并且取得了一定的研究成果，为风能利用的进一步发展提供了一定的理论和实验基础。