(3.235.108.188) 您好!臺灣時間:2021/02/26 18:40
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:余建達
研究生(外文):Yu,Chien-Ta
論文名稱:風力發電機性能的逆向預測與驗證
論文名稱(外文):HAWT Performance Prediction by Inverse Alogrithm andExperimental Verification
指導教授:姜庭隆姜庭隆引用關係
指導教授(外文):Chiang , Ting-Lung
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:機械工程系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:動量理論葉片元素理論最小平方修正逆向預測
外文關鍵詞:Momentum theoryBlade element theoryThe Least Square MethodInverse Alogrithm
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:175
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文之主要目的在提供一種以動量理論(Momentun treory)與葉片元素理論(Blade Element Treory)設計葉片的概念,發展出一套對現有的風力機組的性能評估之逆向預測方法。在本方法中,只須簡單的量測現有葉片的長度、各斷面的半徑、弦長、節距角,假設葉片是NACA4415的翼形,即可利用HAWT-BPA程式分析出此組葉片在不同風速、轉速下所能提供的功率。本研究並配合實際的實驗,以Southwest Windpower公司之Air-X land 400W型風力機進行實地測試,經最小平方修正實驗數據、來驗證上述的預測方法之可行性與正確性,結果證實此逆向預測方法確實有效。
This thesis presents a simple and effective inverse algorithm which can be used to predict the performance of a HAWT at various operating conditions. In the present method, required information are: the number and some simple geometric description of the blades. Geometric data includes: pitch angle and chord length at various cross section of the blade. Precised airfoil geometry at each cross section is not required. The inverse algorithm proved effective and accurate after verified with field experiments using the Air-X land 400W model wind turbine manufactured by Southwest Windpower.
目錄
摘要………………………………………….………………………………Ⅰ
Abstract .………………………………………..……………………………Ⅱ
謝誌…………………………………….……………………………………Ⅲ
目錄…………………………………….……………………………………Ⅳ
表目錄…………………………………….…………………………………Ⅶ
圖目錄..…………………………………...…………………………………Ⅷ
第一章 緒論..………………………….……………………………………..1
1.1前言………………………………………………………………………..1
1.2風力發電的現況與規模…………………………….…………………….1
1.2.1世界的現況 …………………………………………………………1
1.2.2臺灣的現況 …………………………………………………………3
1.3文獻回顧 ……………………………….…………………..……………9
1.4全文概述 ……………………………….……………………...……….10
第二章 實驗方法與步驟與結果………………………………..………….12
2.1實驗系統說明……………………………………………….…………..12
2.2風力機構造與週邊設備………………………………….……………..13
2.2.1風力發電機………………………………………………………..14
2.2.2轉速表………………………………………………..……………22
2.2.3風速計…………………………………………..…………………23
2.2.4 AXE微電腦型數字設定電壓、電流錶 ...………………….……23 2.2.5電瓶 .………………………………………………………………25
2.2.6 Inverter DC-AC轉換器 …………………………………………...26
2.3量測地點、時間…………………………………………………………29
2.4實驗步驟…………………………………………………………………32
2.4.1風扇翼片斷面、半徑、弦長與節距角測量……….……….…….32
2.4.2風力發電機架設…………………………………………..………38
第三章 逆向預測方法與步驟究方法..……………..……..……………….42
3.1風能理論與貝茲極限……………………………………………………42
3.2葉片形狀、風速對輸出的影響…………………………………………44
3.3實體面積比率(Solidity)與周速比(tip speed ratio)……………………...47
第四章 研究方法……………………..…………………………………….50
4.1 HAWT-BPA的理論原理………………………………...……………..50
4.2 HAWT-BPA之程式之應用………………………………………...…..53
4.3最小平方法………………………………………………………………57
4.4逆向預測分析……………………………………………………………60
第五章 結果與討論…………………………………..…………………….61
5.1實驗數據………………………………………………………………....61
5.2原始轉速與最小平方修正轉速的比較………………………………...63
5.3原始功率與最小平方修正功率的比較………………………………....65
5.4不同額定風速下所設計出之風力發電機所能提供的CP值分析…......67
5.5實驗數據分析…………………………………………………………....70
第六章 結論與未來展望……..…………………………………………….72
參考文獻…………………………………………………………………….73
作者簡介…………………………………………………………………….75
























表目錄
表2-1 三相交流電之整流過程 ………………………………………..….21
表2-2 瓦特數與電線規格之關係 ………………………………………...29
表2-3 東港鎮華僑市場旁的公園 ………………………………………...30
表2-4 東港鎮大鵬灣風景區 ……………………………………………...30
表2-5 屏東縣山鄉靠海處 ………………………………………………...31
表2-6 高雄縣林園鄉中芸漁港的公園靠海處 …………………………...31
表2-7 旗津踩風大道靠海處 ……………………………………………...32
表2-8 風扇翼片斷面、半徑、弦長與節距角數據 ………………….…..…38
表4-1 HAWT-BPA程式輸入資料 ……………………..…………..……...53
表4-2 HAWT-BPA分析結果……………………………………………...56
表4-3 Least Squares Method分析結果 …….………………..……………59
表5-1 24V/8.2汽車用大燈燈泡實驗數據 …... …………...…….………62
表5-2 24V/27.4單芯燈泡實驗數據.....………..……….…..….…………63
表5-3 並聯8.2 頭燈實驗數據的分析 …………………………….……70
表5-4 並聯27.4 單芯燈泡實驗數據的分析……………………….……71



圖目錄
圖1-1 世界前五名國家成長比較 …………………………………………2
圖1-2 全球風力發電裝置容量成長圖 ……………………………………3
圖1-3台灣地區30公尺高之平均風速(單位:公尺/秒) ………………4
圖1-4台灣地區50公尺高之平均風速(單位:公尺/秒)……….………4
圖1-5國內最早之風力發電機:台電公司民國50年於澎湖白沙鄉設置之50瓩風力發電試驗機 …………………..……………………………………5
圖1-6 新竹湖口風力試驗場 ………………………………………………6
圖1-7麥寮風力發電機………………………………………………………8
圖2-1 風力發電機配線圖......……………………………………………...12
圖2-2 風力發電機………………………………………………………… 13
圖2-3 三相的無刷式永久磁鐵交流發電機 ………………………………15
圖 2-4 交流發電機原理 …………………………………………………15
圖2-5風力發電機內部構造圖 ……………………………………………15
圖2-6 靜子線圈 ……………………………………………………………16
圖2-7 Y型繞線 ……………………………………………………………17
圖 2-8 △型繞線 …………………………………………………………17
圖 2-9 單向交流發電機原理 ……………………………………………18
圖2-10 交流發電機發出的三相交流電 …………………………………19
圖2-11 三相交流電全波整流 ……………………………………………19
圖2-12單向半波整流 ……………………………………………………20
圖2-13 單向全波整流 ……………………………………………………21
圖2-14 Minipa MDT-2238A數字式高精度轉速錶 ………………………22
圖2-15 風速計 ……………………………………………………………23
圖2-16 AXE微電腦型數字設定電壓、電流錶 …………………………24
圖2-17 鉛酸電瓶的構造 …………………………………………………25
圖2-18 鉛酸電瓶密封形糊式 ……………………………………………26
圖2-19 Inverter DC-AC轉換器前視圖 ……………………………………27
圖2-20 Inverter DC-AC轉換器後視圖 …………………………………28
圖2-21 在白色工作桌面劃出參考線 ……………………………………33
圖2-22 將風扇翼片放在工作桌上並對齊參考線 ………………………33
圖2-23 測量並劃出風扇翼片斷面、半徑、弦長…………………………34
圖2-24 利用針線找出鉛垂線 ……………………………………………34
圖2-25 將固定角架劃線 …………………………………………………35
圖2-26(a) 標示各斷面的投射處 …………………………………………35
圖2-26(b) 標示各斷面的投射處 …………………………………………36
圖2-26(c) 標示各斷面的投射處 …………………………………………36
圖2-27利用量角器量出角度………………………………………………37
圖2-28 風扇翼片各斷面位置 …………………………………..…………37
圖2-29 風力發電機架設完成圖 …………………………………………38
圖2-30(a)風力發電機各架設元件圖 …………………………………40
圖2-30(b)風力發電機各架設元件圖……………………………………40
圖2-30(c)風力發電機各架設元件圖……………………………………41
圖2-30(d)風力發電機各架設元件圖……………………………………41
圖2-30(e)風力發電機各架設元件圖……………………………………41
圖3-1 風車轉子前後氣流的情形…………………………………….…..43
圖3-2 氣流與葉片角度的關係 …………………………………………46
圖3-3 Solidity示意圖 ……………………………………………………47
圖3-4 周速比示意圖 ……………………………………………………48
圖3-5 周速比與Solidity的關係圖 ……………………………………49
圖4-1 執行命令提示字元 …………………………………………………54
圖4-2 DOS下執行hawt-bpa程式輸入執行………………………………55
圖4-3 DOS下執行結束 ……………………………………………………55
圖4-4 執行hawt-bpa.exe ………………………………………………… 56
圖4-5 輸入Wind-Power(1).DAT相關數據………………………….……57
圖4-6 在DOS下執行Wind-Power(1).DAT檔案輸入資料..……….……58
圖4-7 打開1.For檔案 …………………………………………….………58
圖4-8 二微程式資料…………………………………….…………………59
圖5-1 24V/8.2汽車用大燈燈泡 …………………….…………………61
圖5-2 24V/27.4單芯燈泡…………………………….…………………62
圖5-3 有電瓶且並聯8.2 頭燈原始轉速與最小平方修正轉速的關係...64
圖5-4有電瓶且並聯27.4 單芯燈泡原始轉速與最小平方修正轉速的關係 ……………………………………………………………………………65
圖5-5 有電瓶且並聯8.2 頭燈原始功率與最小平方修正功率的關係…66
圖5-6有電瓶且並聯27.4 單芯燈泡原始功率與最小平方修正功率的關
係 ……………………………………………………………………………67
圖5-7有電瓶且並聯8.2 頭燈不同額定風速下所設計出之風力發電機所能提供的CP值………………………………………………………………68
圖5-8有電瓶且並聯27.4 單芯燈泡不同額定風速下所設計出之風力發
電機所能提供的CP值………………………………………………………69
參考文獻
[1] 三野正洋、牛山泉 (1994) 小型風車設計與製造。復漢出版社,台南,250頁。
[2] 王明經 (2000) 「風力發電的現況與未來」。電機月刊,第10卷,第11期,第305-310頁。
[3] 中央大學臺灣風能網,台灣地區風力資料庫查詢。網址:http://www.atm.ncu.edu.tw/93/wind/main.asp
[4] 蕭葆羲 (2005) 風工程。國立台灣海洋大學河海工程學系出版,成陽出版股份有限公司發行,台北,403頁。
[5] Abbott, I. H., and E. V. Doenhoff (1958) Theory of Wing Sections. Dover Publications Inc. ISBN0-486-60586-8.
[6] David, R., and M. Gerald (1993) Wind Energy System. Proceedings of the IEEE. Vol. 81. NO. 3. pp. 378-389.
[7] Frankovic, B. and Vrsalovic, I. (2001) New high profitable wind turbines. Renewable Energy 24:491-499.
[8] Hoff,W.(1921)Theory of the Ideal Windmill.NACA Digital Library.Technical Note-719.
[9] Jung, S. N., No, T. S., and Ryu, K. W. (2005) Aerodynamic performance prediction of a 30kW counter-rotating wind turbine system. Renewable Energy 30:631-644.
[10] Jureczko, M., M. Pawlak, and A. Mezyk (2005) Optimisation of wind turbine blades. Journal of Materials Processing Technology. 167:463–471.

[11] J.F.Manwell, J.G.McGowan and A.L.Rogers,Wind Energy Explained - Theory, Design and Application ,John Wiley & Sons Ltd, ISBN: 0-471-49972-2 (hardback) 0-470-84612-7 (electronic)
[12] Manwell, J. F., F. G. McGowan, and A. L. Rogers (2002) Wind Energy Explained-theory, Design and Application. ISBNs: 0-471-49972-2 (Hardback), 0-470-84612-7 (Electronic).
[13] Roger Scherer,Blade Design Aspects,Renewable Engergy 16(1999)1272-1277.
[14] Srinivasan G. R., and W. J. McCroskey (1988) Navier-Stokes Calculations of Hovering Rotor Flowfields. Journal of Aircraft. Vol. 25. No. 10. pp. 865-874.
[15] Stefan S.A. Ivanell, Numerical Computations of Wind Turbine Wakes, April 2005, Technical Reports from KTH Mechanics, Royal Institute of Technology, SE-100 44 Stockholm, Sweden
[16] Tomas, Markvar (1995) sizing of Hybrid Photovolatic-Wind Energy System. Solar Energy. Vol. 57. NO. 6. pp. 429-439.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔