海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)流體動力性能數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究的開題報告

海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)流體動力性能數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究的開題報告一、研究背景及意義隨著全球能源需求的不斷增長和對環(huán)境保護(hù)的要求，可再生能源逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。其中，風(fēng)能是一種最具潛力的可再生能源之一，其開發(fā)利用已經(jīng)成為國際能源領(lǐng)域的重要研究方向。風(fēng)力機(jī)作為實(shí)現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電的重要設(shè)備，其性能和效率直接影響到風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。為了提高風(fēng)力機(jī)的性能和效率，研究海上風(fēng)力機(jī)的流體動力性能，以提高其發(fā)電量和降低成本，成為當(dāng)前重要的研究領(lǐng)域。數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究是研究海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)流體動力性能的兩種主要手段。數(shù)值模擬可以模擬風(fēng)場和風(fēng)力機(jī)的復(fù)雜流動場，為分析風(fēng)力機(jī)的動力性能提供重要方法和途徑；試驗(yàn)研究則可以驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，為設(shè)計優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。因此，本研究旨在開展海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的流體動力性能數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究，為實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)能的高效利用提供理論和技術(shù)支持。二、研究內(nèi)容和方案1.研究內(nèi)容（1）建立海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和計算模型，包括風(fēng)場模型、葉片模型、塔筒模型和基礎(chǔ)模型等。（2）開展海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)流體動力性能數(shù)值模擬研究，分析風(fēng)場對風(fēng)力機(jī)的影響、葉片氣動性能以及塔筒和基礎(chǔ)的流動特性等。（3）設(shè)計并搭建海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)水槽試驗(yàn)裝置，對風(fēng)力機(jī)的流體動力性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。（4）比較數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，為設(shè)計優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。2.研究方案（1）建立海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和計算模型建立基于CFD的風(fēng)場模型，并通過葉片元件法建立風(fēng)力機(jī)葉片模型；建立塔筒和基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模型，包括流場模型和結(jié)構(gòu)模型。（2）開展海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)流體動力性能數(shù)值模擬研究基于建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分析風(fēng)場對風(fēng)力機(jī)的影響、葉片氣動性能以及塔筒和基礎(chǔ)的流動特性等。（3）設(shè)計并搭建海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)水槽試驗(yàn)裝置設(shè)計風(fēng)力機(jī)模型和水槽試驗(yàn)裝置，進(jìn)行風(fēng)力機(jī)水槽試驗(yàn)，獲取風(fēng)力機(jī)的流體動力性能數(shù)據(jù)。（4）比較數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)將數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，為設(shè)計優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。三、研究數(shù)據(jù)和效果通過本研究開展海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)流體動力性能數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究，可以獲取以下效果和數(shù)據(jù)：（1）建立海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和計算模型，為風(fēng)力機(jī)的設(shè)計優(yōu)化提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。（2）分析海上風(fēng)場對風(fēng)力機(jī)的影響，探究風(fēng)力機(jī)的動力性能和氣動性能。（3）設(shè)計并搭建海上風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)水槽試驗(yàn)裝置，獲得風(fēng)力機(jī)的流體動力性能數(shù)據(jù)。（4）比較數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，為設(shè)計優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。通過