風力機襟翼及板翅式換熱器的數(shù)值模擬與設計研究.pdf

1、傳統(tǒng)能源的日益枯竭促使新能源技術的迅猛發(fā)展。風力發(fā)電技術由于其建設周期短、裝機靈活、低消耗、無污染、可循環(huán)利用等優(yōu)點受到學術界和工業(yè)界的廣泛重視。風力機能量轉(zhuǎn)化效率的提高及散熱問題的解決，是風力發(fā)電技術的中心議題。風力機的能量轉(zhuǎn)化效率由槳葉決定，翼型與槳葉關系密切，其氣動性能的優(yōu)劣直接影響風力機效率;風力機的散熱可通過液冷方式實施，對換熱器重量和效率的優(yōu)化設計具有重要意義。
　　通過加裝Gurney襟翼，能極大地改進翼型的氣動性能

2、，從而提升風力機能量轉(zhuǎn)化效率。本文對襟翼進行系統(tǒng)的選優(yōu)設計。研究內(nèi)容包括，采用多島遺傳算法進行優(yōu)化方法研究，基于iSIGHT多學科優(yōu)化框架軟件驗證本文的優(yōu)化算法;對翼型繞流運動進行流場數(shù)值模擬并進行相關驗證;通過比較三種常用翼型的氣動性能，選取最佳翼型作為加裝Gurney襟翼的初始翼型;基于iSIGHT優(yōu)化平臺，對加裝襟翼的風力機翼型進行幾何建模、網(wǎng)格劃分、流場計算及外形優(yōu)化，實現(xiàn)了流場動量方程和優(yōu)化算法的耦合計算，獲得了優(yōu)化的襟翼結(jié)構(gòu)

3、。優(yōu)化結(jié)構(gòu)較大地提升了升阻比。
　　對風力機的液冷散熱方式進行了初步研究，主要對其重要附件（板翅式換熱器）進行優(yōu)化設計。在初步設計的基礎上，基于iSIGHT平臺，以換熱器翅高、翅距、芯體寬度為優(yōu)化參數(shù)，在不低于原效率的條件下以質(zhì)量最小為優(yōu)化目標，獲得板翅式換熱器的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。與優(yōu)化前模型相比，優(yōu)化結(jié)構(gòu)使換熱器的質(zhì)量減輕24.1％，而效率提升7％。對換熱器初始結(jié)構(gòu)模型和優(yōu)化模型的傳熱、流動數(shù)值模擬顯示了優(yōu)化模型較高的傳熱性能和較低的壓