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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張文璟
研究生(外文):Wen Jhing Chang
論文名稱:垂直軸風力發電機之非穩態起動流場分析
論文名稱(外文):Usteady Flow Simulation of Startup Process of Thevertical Axis Wind Turbine
指導教授:張釗張釗引用關係
指導教授(外文):Chao Chang
口試委員:吳正鵬黃建民
口試委員(外文):Jeng Peng WuJian Min Huang
口試日期:2010-12-28
學位類別:碩士
校院名稱:中華科技大學
系所名稱:機電光工程研究所碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:99
語文別:中文
相關次數:
  • 被引用被引用:4
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垂直軸式風力發電機與其他風力發電機相比,其功率係數較低,但仍然有一定的優勢,它構造簡單,不需要定置風向就可以自行轉動,雖然微型或小型垂直軸風力發電機很適合整合在城市中,但卻不會擁有高功率,因為這個因素近年來已進行了幾項研究來改善其流體動力性能;本研究利用計算流體力學(CFD),針對垂直軸式風力發電機之非穩態啟動過程進行更進一步的流場與葉片之流固耦合做研究,並以各種不同的風速做為模擬分析;此模擬方法為非穩定瞬時狀態計算並且使用滑動網格技術考慮到葉片與流體之間的耦合作用;此種數值模擬方法可以利用計算流體力學方法對垂直軸式風力發電機各種的流體參數做完整模擬分析,並且獲得的數據作為垂直軸式風力發電機內部主要在不同風速與相對應葉片轉動週遭的流場分析。
The vertical axis wind turbine(VAWT) compared with other wind turbine has a lower coefficient but still has some superiority. The VAWT structure is simple and, can start turning without facing in the wind direction. Although it is well suited to be integrated in urban environment as a mini or micro wind turbine it is not suitable when high power is needed. For this reason several studies have been carried-out in recent years in order to improve its aerodynamic performance. In this paper a computational fluid dynamics (CFD) for unsteady state startup processes of the VAWT is studied, combing the fluid-structure interaction between fluid and blade; and simulates several wind velocity conditions. With a grid sliding system during the startup procedure, the numerical simulation makes a complete analysis to obtain rotating and flowing results around VAWT showing the corresponding interactions between blades and flow in details and helpful to deep understand the VAWT flow phenomena.
目錄

摘要
Abstract
目錄
圖表目錄
第一章緒論…………………………………………………………………………1
1.1研究動機……………………………………………………………………1
1.2 研究目的……………………………………………………………………2
第二章文獻回顧……………………………………………………………………3
2.1垂直軸式風力發電發展歷程……………………………………………3
2.2 風力發電的種類……………………………………………………………4
第三章垂直軸式風力發電機模擬分析……………………………………………7
3.1 實體模型……………………………………………………………………7
3.2計算模型介紹………………………………………………………………10
3.2.1 數值模擬…………………………………………………………10
3.1.2 流固耦合…………………………………………………………11
3.3 數學模型…………………………………………………………………12
3.3.2 k-epsilon模型………………………………………………………12
3.3.3離散方程式…………………………………………………………14
3.3.4質量流量……………………………………………………………16
3.3.5通解…………………………………………………………………19
3.4模擬模型設定………………………………………………………………20
第四章結果與討論…………………………………………………………………25
4.1垂直軸風力機之模擬數據…………………………………………………25
4.2垂直軸風力機之分析模擬探討…………………………………………45
第五章結論與未來展望……………………………………………………………47
5.1結論…………………………………………………………………………47
5.2未來展望……………………………………………………………………48
參考文獻……………………………………………………………………………49

表圖目錄

表3.1、ANSYS-CFX的Expressions說明表………………………………………23
圖2.1a、水平式風力發電機…………………………………………………………5
圖2.1b、阻力型垂直軸式風力發電機………………………………………………5
圖2.1c、阻力型垂直軸式風力發電機………………………………………………6
圖2.1d、合併式垂直軸式風力發電機………………………………………………6
圖2.1e、阻力型垂直軸式風力發電機………………………………………………6
圖3.1a、垂直軸式風力發電機………………………………………………………7
圖3.1b、垂直軸式風力發電機………………………………………………………8
圖3.2、垂直軸風力機截面圖…………………………………………………………8
圖3.3、垂直軸轉子分析圖……………………………………………………………9
圖3.4、牆壁附近的正交細化格點…………………………………………………11
圖3.5、有限體積的定義……………………………………………………………14
圖3.6、網格元素……………………………………………………………………15
圖3.7、CFX通解流程圖……………………………………………………………19
圖3.8、風力機模型大致分佈圖……………………………………………………20
圖3.9、接點處1與接點處2…………………………………………………………21
圖3.10、接點處1與2網格分部圖…………………………………………………22
圖3.11、NewX與NewY位移情況…………………………………………………24
圖4.1a、模擬風速為3m/s的角速度曲線圖…………………………………………26
圖4.1b、模擬風速為5m/s的角速度曲線圖…………………………………………26
圖4.1c、模擬風速為6m/s的角速度曲線圖…………………………………………27
圖4.1d、模擬風速為7m/s的角速度曲線圖…………………………………………27
圖4.1e、模擬風速為8m/s的角速度曲線圖…………………………………………28
圖4.1f、模擬風速為9m/s的角速度曲線圖…………………………………………28
圖4.1g、模擬風速為10m/s的角速度曲線圖………………………………………29
圖4.1h、模擬風速為15m/s的角速度曲線圖………………………………………29
圖4.2、不同風速的角速度曲線比較圖……………………………………………30
圖4.3a、模擬風速為3m/s的淨扭矩曲線圖…………………………………………30
圖4.3b、模擬風速為5m/s的淨扭矩曲線圖…………………………………………31
圖4.3c、模擬風速為6m/s的淨扭矩曲線圖…………………………………………31
圖4.3d、模擬風速為7m/s的淨扭矩曲線圖…………………………………………32
圖4.3e、模擬風速為8m/s的淨扭矩曲線圖…………………………………………32
圖4.3f、模擬風速為9m/s的淨扭矩曲線圖…………………………………………33
圖4.3g、模擬風速為10m/s的淨扭矩曲線圖………………………………………33
圖4.3h、模擬風速為15m/s的淨扭矩曲線圖………………………………………34
圖4.4a、模擬風速為3m/s的TSR(尖端轉速比)曲線圖……………………………35
圖4.4b、模擬風速為5m/s的TSR(尖端轉速比)曲線圖……………………………35
圖4.4c、模擬風速為6m/s的TSR(尖端轉速比)曲線圖……………………………36
圖4.4d、模擬風速為7m/s的TSR(尖端轉速比)曲線圖……………………………36
圖4.4e、模擬風速為8m/s的TSR(尖端轉速比)曲線圖……………………………37
圖4.4f、模擬風速為9m/s的TSR(尖端轉速比)曲線圖……………………………37
圖4.4g、模擬風速為10m/s的TSR(尖端轉速比)曲線圖……………………………38
圖4.4h、模擬風速為15m/s的TSR(尖端轉速比)曲線圖……………………………38
圖4.5、不同風速的TSR(尖端轉速比)曲線比較圖…………………………………39
圖4.6a、模擬風速為3m/s的Cm%:TSR曲線圖……………………………………39
圖4.6b、模擬風速為5m/s的Cm%:TSR曲線圖……………………………………40
圖4.6c、模擬風速為6m/s的Cm%:TSR曲線圖……………………………………40
圖4.6d、模擬風速為7m/s的Cm%:TSR曲線圖……………………………………41
圖4.6e、模擬風速為8m/s的Cm%:TSR曲線圖……………………………………41
圖4.6f、模擬風速為9m/s的Cm%:TSR曲線圖……………………………………42
圖4.6g、模擬風速為10m/s的Cm%:TSR曲線圖……………………………………42
圖4.6h、模擬風速為15m/s的Cm%:TSR曲線圖……………………………………43
圖4.7、模擬風速的TSR/Cp圖………………………………………………………43
圖4.8、模擬風速對照實驗數據圖………………………………………………44
圖4.9、模擬風速的TSR/Cm圖……………………………………………………44
圖4.10、模擬風速的TSR/Cm對照實驗數據圖……………………………………45


[1]工業技術研究院電子報,第9808 期,2009年8月。
[2]蔡東和,春風風力發電系統介紹」永續產業發展雙月刊」,2003年11月。
[3] Ben Wolff and Hans Meyer, Wind Energy, The Franklin Institute Presss,1978.
[4] Darrieus, G. J. M., United States Patent, No.1835018, Dec. 8,1931.
[5] GOPAL B. REDDY, B.E. The Darrieus Wind Turbnine: An Analytical Performafice Study , 1976.
[6] Jozef A. Kozlowski, Vertical Axis Wind Machines From Oil Drums , 1977.
[7] Migliore, P. G. and Wolfe, W. P., Flow Curvature Effects on Darrieus Turbine Blade Aerodynamic, Journal of Energy, Vol.4, pp. 49–55, 1980.
[8] Thomas D. Ashwill, Initial Structural Response Measurements a Model Validation the Sandia 34-Meter VAWT Test Bed, 1990.
[9]Tsutomu HAYASHI, Yan LI, Yutaka HARA, Katsuya SUZUKI, Wind Tunnel Tests on a Three-stage Out-phase Savonius Rotor,2004
[10] Matt M. Hejazi,CFD Analysis of a Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) Blade, 2008.
[11] J. Sargolzaei, A. Kianifar, Modeling and simulation of wind turbine Savonius rotors using artificialneural networks for estimation of the power ratio and torque, 2009
[12] Fujisawa N. Velocity measurements and numerical calculations of flow fieldsin and around Savonius rotors. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 1996
[13]V. D'Alessandro, S. Montelpare, R. Ricci, A. Secchiaroli, Unsteady Aerodynamics of a Savonius wind rotor: a new computational approach for the simulation of energy performance, 2010.
[14]M.A. Kamoji a, S.B. Kedare a, S.V. Prabhu Experimental investigations on single stage modified Savonius rotor. 2009. 

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