浓缩风能型风力发电机气动与功率特性的实验研究

【摘要】： 运用气体动力学理论,对600W浓缩风能型风力发电机组的浓缩风能装置流场特性进行了理论分析,收缩管入口面积、中央圆筒截面积与扩散管出口面积比,收缩角与扩散角的大小是影响机组气动特性的主要因素。为了提高600W机组的浓缩风能效果和输出功率,对机组浓缩风能装置进行改造,将中央圆筒变成以原八角形截面为基础的内切圆截面。使用皮托管和数字微压计对浓缩风能装置改造前后机组的气动特性进行测试,中央圆筒入口截面为测试截面Ⅰ,叶轮安装平面为测试截面Ⅱ。截面内测试点布置按对数线性规律,分4环,16点。实验结果表明:浓缩风能装置改造以前,截面Ⅰ和截面Ⅱ的平均增速倍数为1.36和1.25,能量增加倍数为2.49和1.95;浓缩风能装置改造后截面Ⅰ和截面Ⅱ的平均增速倍数为1.40和1.30,能量增加倍数为2.75和2.20。浓缩风能装置改造前,与自然风相比截面Ⅱ四个测试环面的平均湍流度降低值分别为:10.66%、10.38%、7.96%、8.67%。600W机组浓缩风能装置改造前,自然风速为9.5m/s,功率输出达到600W,自然风速10.0m/s,功率输出654.3W;浓缩风能装置改造后,自然风速8.9m/s,功率输出达到600W,自然风速10.0m/s,功率输出748.8W。浓缩风能装置经过改造后,当自然风速为10.0m/s时,功率输出提高14.4%。 【关键词】：浓缩风能 风力发电 气动特性 功率特性
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM315
【目录】：

• 1 引言6-9
• 1.1 国内外风力发电现状6-7
• 1.2 浓缩风能型风力发电机的发展现状7-8
• 1.3 本课题的研究内容和意义8-9
• 1.3.1 本课题的研究内容8
• 1.3.2 本课题的研究意义8-9
• 2 浓缩风能型风力发电机概述9-18
• 2.1 浓缩风能理论分析9-10
• 2.2 浓缩风能型风力发电机的技术特点10-11
• 2.3 浓缩风能装置流场理论分析11-17
• 2.3.1 音速与马赫数11
• 2.3.2 截面变化对气流参数的影响11-14
• 2.3.3 边界层分离14-16
• 2.3.4 湍流度16
• 2.3.5 空气流速与密度的关系16-17
• 2.4 浓缩风能装置的改造17-18
• 3 600W 浓缩风能型风力发电机气动特性的实验研究18-35
• 3.1 实验方案18-21
• 3.1.1 皮托管测速原理18-19
• 3.1.2 圆形管道测试点确定19
• 3.1.3 实验符号19-20
• 3.1.4 实验步骤20
• 3.1.5 温度、大气压力和空气密度20-21
• 3.1.6 实验仪器21
• 3.2 600W 浓缩风能型风力发电机气动特性实验结果及分析21-35
• 3.2.1 浓缩风能装置改造前后对自然风的增速倍数实验结果及分析22-31
• 3.2.2 浓缩风能装置改造前后能量增加倍数的确定31
• 3.2.3 叶轮安装平面湍流度分析31-35
• 4 600W 浓缩风能型风力发电机功率特性实验研究35-36
• 4.1 实验方案35
• 4.2 实验仪器35
• 4.3 实验结果及分析35-36
• 5 结论与讨论36-38
• 5.1 结论36-37
• 5.2 讨论37-38
• 致谢38-39
• 参考文献39-41
• 附录41-45
• 作者简介45

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