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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳柏榆
研究生(外文):Chen, Kamiru
論文名稱:風力發電機葉片翼型氣動力性能最佳化
論文名稱(外文):Optimization of Aerodynamic Performance for Wind Turbine Blades
指導教授:紀華偉
指導教授(外文):Chi, Huawei
口試委員:紀華偉賴元隆朱智義
口試委員(外文):Chi, HuaweiLai, YuanlongChu, Chih-I
口試日期:2012-07-13
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:機械與自動化工程學系
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:風力發電機最佳化類神經網路翼型空氣動力學
外文關鍵詞:optimizationwind turbineaerodynamics
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對於地球的環境保護,以及全球石油含量縮減的問題,各種替代性乾淨新能源的研究與發展,是世界各國關注與努力的目標,在各種替代性能源中,風力發電沒有燃料的問題,沒有輻射以及二氧化碳排放等公害,且具有能源自主性的優點,是非常值得發展的一項能源科技。風力發電機的葉片之空氣動力學分析與葉片參數的最佳化設計,乃是風力發電機開發前期的關鍵技術,本研究的目的是運用最佳化方法設計25KW小型水平軸風力發電機之葉片,此風力發電機運轉於12m/s的均勻風場下,設計過程中將葉片分成5個二維翼型截面,選定4個二維翼型設計變數,分別是: New/old LE redius scaling ratio, Thickness, Camber, Attack angle,設計目標有兩項,其一為CL/CD最大化,其二是將各翼型Attack angle範圍內之平均CL/CD(AVG(CL/CD)),以XFoil程式計算二維翼型之氣動力性能,透過類神經網路的訓練建立設計變數與設計目標之間的關係方程式,運用最佳化方法計算出各截面最佳二維翼型,並將其組合成為三維完整葉片,以Yawdyn程式計算其所能得到的平均功率並加以比較,最後得到以AVG(CL/CD)為設計目標計算出的翼型所能獲的的平均功率較佳,其平均功率為57.694KW。
For the protection of the Earth, and the content of oil is on the decrease, developing clean and sustainable energy has become a common goal of many countries. Among other possible choices of substitute energy, wind power has no fuel problem, nor does it have harmful emissions such as radiation or carbon dioxide. It is quite suitable to serve as an independent unit for supplementary electricity and is worthy of development. A computational procedure and method for aerodynamics optimization was established in this study for three-dimensional blades and the rotor design of a wind turbine. The procedure was applied to improving a previously studied 25KW wind turbine rotor design in a uniform wind of 12 m/s. This thesis, airfoil shapes are defined at five locations throughout the rotor span.The objective is the maximization of the ratio of the lift coefficient and drag coefficient (CL/CD). The design variables are new/old LE redius scaling ratio, thickness, camber and attack angle. Each optimal two-dimensional blade sections are combined into a three-dimensional blade. Results show that the aerodynamic performance of the new three-dimensional blades has improvement after optimization.
封面內頁
簽名頁
中文摘要...iii
ABSTRACT...iv
誌謝...v
目錄...vi
圖目錄...viii
表目錄...x
符號表...xii

第一章 緒論...1
1.1 研究背景...1
1.2 研究動機與目的...2
1.3 文獻回顧...3
1.4 研究流程...4
1.5 論文架構...8
第二章 風力發電機相關介紹...9
2.1風力發電機葉片基本空氣動力學...11
2.2 以XFoil程式改變翼型形狀與計算氣動力性能...16
2.3 Yawdyn 程式功率計算...21
第三章 類神經網路架構與最佳化方法...23
3.1 運用類神經網路建立關係方程式...23
3.2 最佳化設計方法...30
第四章 研究結果與討論...33
4.1 二維翼型最佳化結果...33
4.2 三維葉片單一攻角翼型氣動力最佳化結果...40
4.3 三維葉片範圍攻角翼型平均氣動力性能最佳化結果...47
第五章 結論與未來展望...57
5.1 結論...57
5.2 未來展望...58
參考文獻...59
附錄...62

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