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Please use this identifier to cite or link to this item: http://ntour.ntou.edu.tw:8080/ir/handle/987654321/33784

Title: 風力發電機風扇葉片流場分析與紊流模式驗證
Authors: 黃俊誠
Contributors: 國立臺灣海洋大學:商船學系
Keywords: 風力發電機;風扇;葉片;翼剖面;氣動力學;失速;非定常流;紊流模式;全速域;非慣性座標系統;計算流體力學;補綴式網格;移動式網格
Date: 2006-01
Issue Date: 2013-05-31T07:51:42Z
Publisher: 行政院國家科學委員會
Abstract: 摘要:傳統上,風力機風扇氣動力設計是以二維翼剖面理論與三維blade element and momentum (BEM) 理論作為主要工具。目前多數使用中的風扇都是由此法則所設計。但是此類理論與方 法不易考量非定常流效應。雖然也有發展理論解析與半經驗法則來修正分析結果,但仍無法 準確模擬三維動態失速的現象、塔柱陰影效應、翼端效應等。而此效應正是造成葉片負荷變 化與結構疲勞的主因。近年應用數值方法解RANS(Reynold Average Navier-Stokes)方程式與紊 流模式,可以模擬上述各種風扇流場的物理特性。一般風扇操作風速約5-25m/s,Reynold 數 約105-106,風扇流場有層流、過渡流與紊流,在葉片背風面產生非定常分離流。因此風扇流 場模擬必須考量(1)紊流模式於失速分離流模擬的適用性。(2)層流過渡至紊流的影響。 本研究計畫主要目標將擴展xFlow 軟體功能,探討幾種紊流模式應用於風扇定常流與非 定常分離流的適用性,包括Bladwin-Lomax 代數紊流模式、Baldwin-Barth、Spalart-Allmaras 單方程式模式,以及Mentor k-ω SST 雙方程式紊流模式等。二維驗證算例將包括幾種適用 於中、小型風機的二維翼剖面,包括E387、FX63-137、SD2030 等,以及大型風力機常用的 S809 翼剖面。另外邊界層過渡模式影響、計算網格敏感度等問題也將同時探討。三維驗證算 例將以非慣性座標系統數值計算法模擬三葉片NREL 風扇,在正向軸流與固定轉速下的流場 特性。 本計畫執行完成後,預期可初步達成擴展xFlow 軟體功能應用於非定常分流模擬。由驗 證測試中所獲得的二維翼剖面、三維風扇等之流場資料,可以應用於風扇設計,瞭解風扇流 場機制。作為後續提報「風力發電機風扇流場模擬與氣動力分析」研究計畫的基礎。
Relation: NSC95-2221-E343-001
URI: http://ntour.ntou.edu.tw/handle/987654321/33784
Appears in Collections:[商船學系] 研究計畫

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