風力機氣動工程技術

第1章 緒論
1.1 風能與風力發(fā)電基本原理
1.1.1 風能
1.1.2 風力發(fā)電基本原理
1.2 風資源
1.3 風力發(fā)電機基本結構
1.3.1 葉片
1.3.2 機艙內部結構及塔架
1.4 風力機類型
1.5 風力機氣動工程概述
第2章 風力機空氣動力學基礎
2.1 氣體物理特性及相關參數(shù)
2.2 風力機基本術語
2.2.1 翼型幾何參數(shù)
2.2.2 常用風力機翼型
2.2.3 翼型氣動特性參數(shù)
2.2.4 風力機幾何參數(shù)
2.2.5 風力機性能參數(shù)
2.3 流管致動盤理論與貝茲極限
2.4 葉素-動量理論
2.4.1 動量理論
2.4.2 葉素理論
2.4.3 葉素-動量理論推導
2.4.4 考慮尾渦旋轉的葉素-動量理論
2.4.5 誘導因子修正
2.4.6 葉尖輪轂損失修正
2.4.7 氣動因子擴展
2.4.8 考慮三維旋轉效應的失速修正
2.4.9 動態(tài)失速模型
2.4.10 非定常葉素-動量理論
2.5 渦流理論與渦尾跡方法
2.5.1 渦線
2.5.2 渦面
2.5.3 非線性致動盤理論
2.5.4 預定渦尾跡方法
2.5.5 自由渦尾跡方法
2.6 本章小結
第3章 風力機葉片氣動設計
3.1 風力機設計基本參數(shù)
3.2 基于葉素-動量理論的氣動設計方法
3.2.1 確定葉片幾何形狀
3.2.2 風輪性能計算
3.3 Glauert和Wilson氣動設計方法
3.3.1 Glauert設計方法
3.3.2 Wilson設計方法
3.3.3 MATLAB求解誘導因子
3.4 基于優(yōu)化算法的葉片設計方法
3.4.1 葉片幾何參數(shù)化方法
3.4.2 優(yōu)化數(shù)學模型
3.4.3 優(yōu)化求解流程
3.4.4 考慮啟動性能的風力機優(yōu)化設計
3.5 本章小結
第4章 風力機氣動載荷計算
4.1 風力機載荷類型、來源及工況
4.1.1 載荷類型
4.1.2 載荷來源
4.1.3 載荷工況
4.2 載荷計算要求與方法
4.2.1 載荷計算要求
4.2.2 載荷計算坐標系
4.2.3 載荷計算方法
4.3 基于GH Bladed的載荷計算
4.3.1 GH Bladed簡介
4.3.2 GH Bladed風模型
4.3.3 GH Bladed基本計算流程
4.3.4 載荷計算案例
4.4 基于Fast的氣動彈性計算方法
4.4.1 FAST簡介
4.4.2 FAST輸入的風模型
4.4.3 FAST基本計算流程
4.4.4 載荷計算案例
4.5 本章小結
第5章 風力機流場分析
5.1 計算流體力學方法
5.1.1 預處理
5.1.2 求解數(shù)值方程
5.1.3 后處理
5.1.4 湍流模型
5.1.5 致動線方法
5.1.6 風力機流場分析關鍵問題
5.2 低雷諾數(shù)翼型數(shù)值模擬
5.2.1 湍流模型與網(wǎng)格劃分
5.2.2 數(shù)值計算模型驗證
5.2.3 雷諾數(shù)對翼型升阻特性的影響
5.2.4 翼型邊界層分離泡的影響
5.2.5 翼型轉捩位置預測
5.3 風力機風輪三維流場與性能分析
5.3.1 風力機風輪參數(shù)與葉片模型
5.3.2 網(wǎng)格與湍流模型
5.3.3 不同截面壓力分布
5.3.4 不同風速下截面流線分布
5.3.5 風輪轉矩
5.4 本章小結
第6章 風力機翼型優(yōu)化設計
6.1 翼型幾何參數(shù)化方法
6.1.1 控制點法
6.1.2 復合映射法
6.1.3 型函數(shù)擾動法
6.2 優(yōu)化算法
6.2.1 遺傳算法
6.2.2 多目標遺傳算法
6.3 翼型優(yōu)化設計模型與流程
6.3.1 優(yōu)化數(shù)學模型
6.3.2 優(yōu)化流程
6.4 翼型優(yōu)化設計案例
6.4.1 翼型單目標優(yōu)化
6.4.2 翼型多目標優(yōu)化
6.5 本章小結
第7章 風力機翼型隨機氣動響應分析
7.1 氣動響應分析方法
7.1.1 拉丁超立方抽樣
7.1.2 代理模型
7.1.3 非嵌入式概率配置點法
7.1.4 區(qū)間分析法
7.2 湍流對翼型氣動特性的影響及優(yōu)化
7.2.1 基于NIPRC-CFD的研究方法及驗證
7.2.2 不確定湍流對翼型氣動性能的影響
7.2.3 不確定湍流下翼型氣動穩(wěn)健優(yōu)化
7.3 隨機風速風向對翼型氣動特性的影響
7.3.1 隨機風速對翼型氣動特性的影響
7.3.2 隨機風向對翼型氣動特性的影響
7.3.3 隨機風速、風向耦合對翼型氣動特性的影響
7.4 隨機湍流強度和幾何誤差對翼型氣動特性的影響
7.4.1 區(qū)間—克里金方法及驗證
7.4.2 隨機湍流強度對翼型氣動特性的影響
7.4.3 幾何外形誤差對翼型氣動性能的影響
7.5 本章小結
第8章 風力機葉片不確定氣動建模
8.1 不確定性參數(shù)定義與表征
8.1.1 概率模型
8.1.2 區(qū)間模型
8.2 不確定理論與方法
8.2.1 蒙特卡羅方法
8.2.2 非嵌入式概率配置點法
8.2.3 耦合不確定分析方法
8.3 風力機葉片不確定氣動分析與優(yōu)化
8.3.1 風速不確定對風力機功率與載荷的影響
8.3.2 幾何不確定對風力機功率與載荷的影響
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
8.4 本章小結
第9章