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風力機氣動工程技術 版權信息
- ISBN：9787030734334
- 條形碼：9787030734334 ; 978-7-03-073433-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
風力機氣動工程技術 內容簡介
風能作為一種綠色、清潔的可再生能源，極具競爭優勢，是未來社會能源供給的重要來源和能源發展的趨勢。隨著風電技術的發展，風力機邁入大型化和小型化多用途發展的時代。風力機是一個涉及多學科的復雜系統，其中氣動工程技術是風電技術的重要基礎。本書系統地介紹風力機氣動工程相關的空氣動力學基礎知識、理論和計算方法，并結合案例闡述風力機氣動設計與分析的主要內容，包括葉片氣動外形設計與優化、翼型設計、風力機流場分析、氣動載荷計算、隨機氣動分析與不確定氣動優化設計，以及風電功率預測等。
風力機氣動工程技術 目錄
第1章 緒論 1
1.1 風能與風力發電基本原理 1
1.1.1 風能 1
1.1.2 風力發電基本原理 2
1.2 風資源 3
1.3 風力發電機基本結構 8
1.3.1 葉片 9
1.3.2 機艙內部結構及塔架 12
1.4 風力機類型 17
1.5 風力機氣動工程概述 19
第2章 風力機空氣動力學基礎 20
2.1 氣體物理特性及相關參數 20
2.2 風力機基本術語 22
2.2.1 翼型幾何參數 22
2.2.2 常用風力機翼型 22
2.2.3 翼型氣動特性參數 27
2.2.4 風力機幾何參數 29
2.2.5 風力機性能參數 30
2.3 流管致動盤理論與貝茲極限 31
2.4 葉素-動量理論 33
2.4.1 動量理論 33
2.4.2 葉素理論 36
2.4.3 葉素-動量理論推導 37
2.4.4 考慮尾渦旋轉的葉素-動量理論 39
2.4.5 誘導因子修正 42
2.4.6 葉尖輪轂損失修正 44
2.4.7 氣動因子擴展 45
2.4.8 考慮三維旋轉效應的失速修正 46
2.4.9 動態失速模型 47
2.4.10 非定常葉素-動量理論 48
2.5 渦流理論與渦尾跡方法 50
2.5.1 渦線 51
2.5.2 渦面 51
2.5.3 非線性致動盤理論 52
2.5.4 預定渦尾跡方法 53
2.5.5 自由渦尾跡方法 58
2.6 本章小結 59
第3章 風力機葉片氣動設計 60
3.1 風力機設計基本參數 60
3.2 基于葉素-動量理論的氣動設計方法 66
3.2.1 確定葉片幾何形狀 66
3.2.2 風輪性能計算 66
3.3 Glauert和Wilson氣動設計方法 68
3.3.1 Glauert設計方法 68
3.3.2 Wilson設計方法 70
3.3.3 MATLAB求解誘導因子 72
3.4 基于優化算法的葉片設計方法 73
3.4.1 葉片幾何參數化方法 73
3.4.2 優化數學模型 74
3.4.3 優化求解流程 75
3.4.4 考慮啟動性能的風力機優化設計 75
3.5 本章小結 81
第4章 風力機氣動載荷計算 82
4.1 風力機載荷類型、來源及工況 82
4.1.1 載荷類型 82
4.1.2 載荷來源 83
4.1.3 載荷工況 89
4.2 載荷計算要求與方法 92
4.2.1 載荷計算要求 92
4.2.2 載荷計算坐標系 93
4.2.3 載荷計算方法 93
4.3 基于GH Bladed的載荷計算 96
4.3.1 GH Bladed簡介 96
4.3.2 GH Bladed風模型 98
4.3.3 GH Bladed基本計算流程 101
4.3.4 載荷計算案例 102
4.4 基于Fast的氣動彈性計算方法 106
4.4.1 FAST簡介 106
4.4.2 FAST輸入的風模型 107
4.4.3 FAST基本計算流程 108
4.4.4 載荷計算案例 108
4.5 本章小結 113
第5章 風力機流場分析 114
5.1 計算流體力學方法 114
5.1.1 預處理 114
5.1.2 求解數值方程 117
5.1.3 后處理 117
5.1.4 湍流模型 117
5.1.5 致動線方法 122
5.1.6 風力機流場分析關鍵問題 123
5.2 低雷諾數翼型數值模擬 123
5.2.1 湍流模型與網格劃分 123
5.2.2 數值計算模型驗證 125
5.2.3 雷諾數對翼型升阻特性的影響 126
5.2.4 翼型邊界層分離泡的影響 126
5.2.5 翼型轉捩位置預測 129
5.3 風力機風輪三維流場與性能分析 130
5.3.1 風力機風輪參數與葉片模型 130
5.3.2 網格與湍流模型 130
5.3.3 不同截面壓力分布 131
5.3.4 不同風速下截面流線分布 133
5.3.5 風輪轉矩 134
5.4 本章小結 134
第6章 風力機翼型優化設計 135
6.1 翼型幾何參數化方法 135
6.1.1 控制點法 135
6.1.2 復合映射法 136
6.1.3 型函數擾動法 137
6.2 優化算法 140
6.2.1 遺傳算法 140
6.2.2 多目標遺傳算法 140
6.3 翼型優化設計模型與流程 141
6.3.1 優化數學模型 141
6.3.2 優化流程 142
6.4 翼型優化設計案例 143
6.4.1 翼型單目標優化 143
6.4.2 翼型多目標優化 147
6.5 本章小結 151
第7章 風力機翼型隨機氣動響應分析 152
7.1 氣動響應分析方法 152
7.1.1 拉丁超立方抽樣 152
7.1.2 代理模型 153
7.1.3 非嵌入式概率配置點法 155
7.1.4 區間分析法 156
7.2 湍流對翼型氣動特性的影響及優化 156
7.2.1 基于NIPRC-CFD的研究方法及驗證 156
7.2.2 不確定湍流對翼型氣動性能的影響 158
7.2.3 不確定湍流下翼型氣動穩健優化 160
7.3 隨機風速風向對翼型氣動特性的影響 163
7.3.1 隨機風速對翼型氣動特性的影響 163
7.3.2 隨機風向對翼型氣動特性的影響 165
7.3.3 隨機風速、風向耦合對翼型氣動特性的影響 167
7.4 隨機湍流強度和幾何誤差對翼型氣動特性的影響 169
7.4.1 區間—克里金方法及驗證 169
7.4.2 隨機湍流強度對翼型氣動特性的影響 171
7.4.3 幾何外形誤差對翼型氣動性能的影響 171
7.5 本章小結 173
第8章 風力機葉片不確定氣動建模 174
8.1 不確定性參數定義與表征 174
8.1.1 概率模型 174
8.1.2 區間模型 175
8.2 不確定理論與方法 175
8.2.1 蒙特卡羅方法 175
8.2.2 非嵌入式概率配置點法 176
8.2.3 耦合不確定分析方法 176
8.3 風力機葉片不確定氣動分析與優化 178
8.3.1 風速不確定對風力機功率與載荷的影響 178
8.3.2 幾何不確定對風力機功率與載荷的影響 182
8.3.3 工況與幾何不確定耦合對風力機功率與載荷的影響 191
8.4 本章小結 193
第9章 風電功率預測方法 194
9.1 預測誤差來源及影響 194
9.1.1 預測誤差來源 194
9.1.2 預測誤差影響 194
9.2 基于物理模型的風電功率預測方法 195
9.2.1 數值天氣預報數據的修正 196
9.2.2 風速-功率曲線的修正 197
9.2.3 基于物理方法的風電功率預測的特點 197
9.3 基于數據驅動的風電功率預測 198
9.3.1 風電功率確定性預測 198
9.3.2 風電功率不確定性預測 202
9.3.3 風電功率預測精度提升方法 203
9.3.4 精度評價指標 209
9.4 風電功率預測實例分析 210
9.4.1 數據簡介 210
9.4.2 預測方法 210
9.4.3 預測結果 211
9.5 本章小結 213
參考文獻 214
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