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Please use this identifier to cite or link to this item: http://ntour.ntou.edu.tw:8080/ir/handle/987654321/42289

Title: S809翼型群組風機受不同幾何配置的流場行為
Authors: 閻順昌
Contributors: 國立臺灣海洋大學:機械與機電工程學系
Keywords: 流動調制;幾何配置;風機效能;群組風機
Date: 2014
Issue Date: 2017-05-08T01:20:49Z
Publisher: 科技部
Abstract: 摘要:本計畫書擬議一個系統性的實驗方法,以葉片為 S809 翼型在攻角(Angle of attack)、翼根掠角 (Sweep angle)、翼尖上反角(Dihedral angle)與翼展剖面扭角(Twist angle)的條件下,進行對單一風機 (Wind turbine)及群組風機(Wind farm)效能提升之研究。申請人基於前二年進行葉片的縱列(Tandem)、 與並行(Side-by-side)排列間隙(Gap ratio)變化的被動式流體調控機制;及先前對於風扇散熱、機翼氣動 力特性、鈍體間不同排列等的研究與實務經驗;發現在葉片參數固定下,風機與風機本體之間的幾何 配置,對風機效能有很大的影響。因此本計畫將嘗試,如能以「應用」層面的觀點,結合申請人先前 研究的結果,以 S809 翼型風機葉片在攻角、翼尖為梢小翼(Winglet)角度、翼根為不同掠角與翼展剖面 扭角的變化下,增進風機效能(Wind-turbine efficiency)之提升;最後研究風機塔與風機塔本體間的幾何 配置加以探討,有效的將群組風機(Wind farm)效能提升,相信在能源開發上有極高的價值與應用。 有鑑於此,在此專題研究計畫中;第一年中,進行以葉片攻角、翼尖梢小翼上反角、翼根掠角及 翼展剖面扭角的結果為調控流場條件下;結合設計、開模、製造出實體風機(Wind turbine),直接進行 風力發電之測試。過程中,將風機構置於風洞測試區,進行風機效能發電研究。以風機葉片驅動步進 馬達做為發電機使用,類永磁式發電機原理;並以線圈在固定磁場中轉動產生電流脈波,經倍壓器轉 為直流電壓輸出;再將電力輸入至充電電路系統中。實驗過程以不同轉速、風速、風向條件下擷取風 力發電系統產生的電壓與電流,並計算風能產生的功率。並輔以風機理論分析推算最佳效能之風力發 電。研究方式將以煙線流場可視化技術、熱線風速儀偵測風機塔(Wind-turbine tower)本體尾流,流 體因不同高度而受柱體、發電機、葉片等不同鈍體影響的複雜流場行為,包含由壓力、及速度梯 度所產生的渦街(Vortex street)及剪流層不穩定波(Shear layer instability)之間機制的差異。使用質點影像 速度量測儀(PIV)系統以定量的方式,呈現量測時間相關的非穩態流之演化過程及與漩渦尾流之交互作 用。並以噪音分貝計(Decibel-meter)偵測風機噪音頻譜與分貝,有效確認葉片通過頻率(Blade passing frequency, bpf)及其倍頻。可以預期的,直接進行風力發電之測試的效果與風機葉片的流場特性結果, 將延續給“群組風機最佳相對位置"的機構,俾利下一年度計畫使用。 第二年中,回饋前一年所得到的結果,以實體風機進行風力發電條件下,進行群組風機(Wind farm) 的流場特性及電力性能之研究。過程中,將九組風機以 3 × 3 陣列形式(Wind-turbine array)構置於風洞 測試區,進行不同風機塔與風機塔間距、自由流速與紊流大小、及轉速不同所產生交互作用下,所產 生的流場特性及電力性能之研究。研究方式將以煙線流場可視化技術、拓樸理論的分析應用,判讀陣 列風機間的流場行為是否有相互干涉的影響;及以熱線風速儀偵測陣列風機的流場性質,包含速度 的分布、紊流強度與自由流風速、風機轉速與尾流頻率特性間的關係;以噪音分貝計偵測陣列 風機所產生的噪音強度,輔以瞭解陣列風機對環境生態之影響。可以預期的,陣列風機的流場特性及 電力性能之研究,將可回饋至前一年實體風機的設計。本計畫最終將以探討改善風機葉片幾何裝置與 群組風機風力發電的效能相結合。將單一風機的設計方法,與群組風機間在固定面積設限內的間距規 範,作有系統相關性的統整與討論。研究結果將在科學理論的呈現及實際應用的層面均有相當大的意 義。
URI: http://ntour.ntou.edu.tw:8080/ir/handle/987654321/42289
Appears in Collections:[機械與機電工程學系] 研究計畫

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