风力机空气动力性能计算方法
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作者王同光 等
出版社科学出版社
ISBN9787030628756
出版时间2019-11
装帧精装
开本16开
定价129元
货号1201987671
上书时间2024-06-12
商品详情
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目录
前言
篇 风力机空气动力学基础
章 空气的物理性质
1.1 连续介质假设
1.2 压强、密度和温度
1.2.1 压强、密度和温度的定义
1.2.2 理想气体状态方程
1.3 压缩性、黏性和传热性
1.3.1 压缩性
1.3.2 黏性
1.3.3 传热性
1.4 无黏假设和不可压缩假设
1.4.1 无黏假设
1.4.2 不可压缩假设
参考文献
第2章 空气运动的描述
2.1 流体微团的运动
2.1.1 流体微团运动的分析
2.1.2 速度散度及其物理意义
2.1.3 旋度与速度位
2.2 连续方程
2.3 无黏流动的运动方程
2.3.1 欧拉运动方程
2.3.2 伯努利方程
2.4 黏性流动的运动方程
2.5 黏性边界层
2.5.1 边界层的概念
2.5.2 边界层的厚度
2.5.3 边界层的压强特性
2.5.4 边界层方程
2.5.5 边界层的分离
2.6 湍流的基本概念
2.7 大气边界层湍流风
2.7.1 大气边界层的基本特点
2.7.2 平均风速特性
2.7.3 脉动风速特性
参考文献
第3章 翼型的基础知识
3.1 翼型的几何形状
3.1.1 翼型的几何参数
3.1.2 常用翼型的编号
3.1.3 翼型几何的参数化表达
3.2 翼型的空气动力
3.2.1 翼型的绕流
3.2.2 翼型的空气动力系数
3.2.3 翼型的空气动力特性
参考文献
第二篇 叶素动量方法
第4章 定常叶素动量方法
4.1 动量理论
4.2 叶素动量理论
4.3 叶片数的影响
4.4 高推力系数的影响
4.5 叶素动量方法的迭代求解
4.6 计算实例
参考文献
第5章 修正模型
5.1 叶尖损失修正模型
5.1.1 Prandtl模型
5.1.2 Glauert系列模型
5.1.3 Goldstein模型
5.1.4 Shen模型
5.1.5 叶根修正
5.2 三维旋转效应模型
5.2.1 类模型
5.2.2 第二类模型
5.3 动态失速模型
5.3.1 Beddoes-Leishman模型
5.3.2 .ye模型
5.3.3 ONERA模型
5.3.4 Boeing-Vertol模型
5.3.5 动态失速模型与三维旋转效应的耦合
参考文献
第6章 非定常叶素动量方法
6.1 坐标变换
6.2 诱导速度的计算
6.3 动态入流模型
6.4 动态尾流模型
6.5 偏航/倾斜模型
6.6 非定常叶素动量方法的计算步骤
参考文献
第三篇 涡尾迹方法
第7章 涡流理论基础
7.1 涡线、涡管及旋涡强度
7.2 速度环量和斯托克斯定理
7.3 毕奥-萨伐尔定律
7.4 涡模型
7.4.1 涡核模型
7.4.2 涡核半径和耗散模型
7.5 亥姆霍兹旋涡定理
7.6 库塔-茹科夫斯基升力定理
7.6.1 绕圆柱的有环量流动
7.6.2 环量与升力
参考文献
第8章 涡尾迹计算模型
8.1 坐标系定义
8.2 涡系模型
8.2.1 叶片涡系模型
8.2.2 尾迹涡系模型
8.3 预定涡尾迹模型
8.4 自由涡尾迹模型
8.4.1 涡线控制方程
8.4.2 初始尾迹描述
8.5 流场计算
8.5.1 尾迹离散
8.5.2 附着涡环量计算
8.5.3 风轮气动性能计算
8.5.4 诱导速度的计算
参考文献
第9章 风力机气动性能的求解
9.1 定常预定涡尾迹的求解
9.1.1 求解流程
9.1.2 计算算例
9.2 定常自由涡尾迹的求解
9.2.1 松弛迭代法
9.2.2 求解流程
9.2.3 计算算例
9.3 非定常预定涡尾迹方法
9.3.1 来流风速计算
9.3.2 诱导速度
9.3.3 与动态失速模型的耦合
9.3.4 计算算例
9.4 非定常自由涡尾迹方法
9.4.1 时间步进法
9.4.2 计算步骤
9.4.3 计算算例
参考文献
第四篇 计算流体力学方法
0章 计算流体力学基础
10.1 计算流体力学概述
10.2 不可压黏性流体力学问题的数学描述
10.3 湍流模拟简介
10.3.1 直接数值模拟方法(DNS)
10.3.2 大涡模拟方法(LES)
10.3.3 雷诺平均方法(RANS)
10.4 数值离散方法简介
10.4.1 有限差分法
10.4.2 有限元法
10.4.3 有限体积法
10.5 基于有限体积法的数值求解
10.5.1 SIMPLE算法
10.5.2 PISO算法
10.6 网格生成与后处理简介
10.6.1 网格生成
10.6.2 后处理
10.7 CFD方法在风力机上的应用
参考文献
1章 风力机气动性能的数值模拟
11.1 控制方程及其离散
11.1.1 控制方程
11.1.2 空间离散
11.1.3 时间离散
11.2 湍流模型
11.2.1 零方程模型
11.2.2 一方程模型
11.2.3 二方程模型
11.2.4 湍流模型的选取
11.3 转捩预测方法
11.3.1 Michel模型
11.3.2 y-Re模型
11.4 初始条件和边界条件
11.4.1 入口边界
11.4.2 出口边界
11.4.3 旋转周期边界
11.4.4 壁面边界
11.5 数值模拟网格
11.5.1 二维翼型的网格描述
11.5.2 旋转风轮的网格描述
11.6 数值模拟实例
11.6.1 全湍流模拟与转捩模拟的比较
11.6.2 湍流模型的参数校正
参考文献
2章 风力机的大涡模拟和脱体涡模拟方法
12.1 风力机致动线方法
12.1.1 致动线模型
12.1.2 叶片体积力分布模型
12.1.3 机舱和塔架模型
12.2 大涡模拟方法
12.2.1 滤波方法
12.2.2 亚格子模型
12.2.3 大涡模拟的湍流入流条件
12.3 脱体涡模拟方法
12.3.1 基于Spalart-Allmaras的DES模型
12.3.2 基于SST k-w的DES模型
12.4 风力机气动特性和尾流数值模拟实例
12.4.1 基于DES的风力机非定常载荷模拟
12.4.2 基于LES的风力机尾流及尾流干扰模拟
参考文献
索引
内容摘要
本书全面介绍风力机气动性能计算的主流方法，兼顾学术性与工程实用性。首先介绍风力机的空气动力学基础，包括流体力学基本原理、翼型的气动特性、几个重要风力机模型的试验和计算数据等；然后详细论述叶素动量方法、涡尾迹方法和计算流体力学（CFD）方法如何用于风力机气动性能的计算。其中，叶素动量方法是风力机气动性能计算、载荷计算和气动外形设计中很广泛应用的工程计算方法；涡尾迹方法可以计算出风力机的三维绕流和尾流，能够获得空间的速度场，在风力机气动性能计算的学术研究和工程应用方面占有重要地位；CFD方法通过数值离散求解流体控制方程，是一种通用的流场求解方法，可以获得很全面和精细的风力机流场信息，是目前风力机空气动力学研究方面不错大的计算工具。在以上方法的论述过程中，本书尽可能融入了相关方法在学术研究上的近期新进展，计算公式的推导力求容易理解，整理出了清晰的计算流程并辅以计算实例。
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