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风力机空气动力性能计算方法


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风力机空气动力性能计算方法
  • 书号:9787030628756
    作者:王同光等
  • 外文书名:
  • 装帧:圆脊精装
    开本:B5
  • 页数:217
    字数:286000
    语种:zh-Hans
  • 出版社:科学出版社
    出版时间:2019-11-01
  • 所属分类:
  • 定价: ¥129.00元
    售价: ¥101.91元
  • 图书介质:
    纸质书

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本书系统阐述了风力机空气动力性能的主流计算方法。首先介绍了与风力机有关的空气动力学基础理论,然后详细论述了叶素动量方法、涡尾迹方法和计算流体力学方法,给出了方法介绍、公式推导、计算流程和算例分析。这三种计算方法是风力机空气动力学从工程计算到理论研究的重要工具,相关论述具有突出的理论和实践意义。
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    前言
    第一篇 风力机空气动力学基础
    第1章 空气的物理性质 3
    1.1 连续介质假设 3
    1.2 压强、密度和温度 3
    1.2.1 压强、密度和温度的定义 3
    1.2.2 理想气体状态方程 4
    1.3 压缩性、黏性和传热性 5
    1.3.1 压缩性 5
    1.3.2 黏性 6
    1.3.3 传热性 7
    1.4 无黏假设和不可压缩假设 8
    1.4.1 无黏假设 8
    1.4.2 不可压缩假设 8
    参考文献 8
    第2章 空气运动的描述 10
    2.1 流体微团的运动 10
    2.1.1 流体微团运动的分析 10
    2.1.2 速度散度及其物理意义 13
    2.1.3 旋度与速度位 13
    2.2 连续方程 14
    2.3 无黏流动的运动方程 15
    2.3.1 欧拉运动方程 15
    2.3.2 伯努利方程 18
    2.4 黏性流动的运动方程 19
    2.5 黏性边界层 21
    2.5.1 边界层的概念 21
    2.5.2 边界层的厚度 22
    2.5.3 边界层的压强特性 24
    2.5.4 边界层方程 24
    2.5.5 边界层的分离 25
    2.6 湍流的基本概念 26
    2.7 大气边界层湍流风 29
    2.7.1 大气边界层的基本特点 29
    2.7.2 平均风速特性 30
    2.7.3 脉动风速特性 30
    参考文献 32
    第3章 翼型的基础知识 33
    3.1 翼型的几何形状 33
    3.1.1 翼型的几何参数 33
    3.1.2 常用翼型的编号 34
    3.1.3 翼型几何的参数化表达 35
    3.2 翼型的空气动力 37
    3.2.1 翼型的绕流 37
    3.2.2 翼型的空气动力系数 38
    3.2.3 翼型的空气动力特性 39
    参考文献 41
    第二篇 叶素动量方法
    第4章 定常叶素动量方法 45
    4.1 动量理论 45
    4.2 叶素动量理论 47
    4.3 叶片数的影响 51
    4.4 高推力系数的影响 52
    4.5 叶素动量方法的迭代求解 53
    4.6 计算实例 55
    参考文献 57
    第5章 修正模型 59
    5.1 叶尖损失修正模型 59
    5.1.1 Prandtl模型 59
    5.1.2 Glauert系列模型 61
    5.1.3 Goldstein模型 62
    5.1.4 Shen模型 62
    5.1.5 叶根修正 63
    5.2 三维旋转效应模型 64
    5.2.1 第一类模型 65
    5.2.2 第二类模型 66
    5.3 动态失速模型 67
    5.3.1 Beddoes-Leishman模型 69
    5.3.2.ye模型 76
    5.3.3 ONERA模型 77
    5.3.4 Boeing-Vertol模型 78
    5.3.5 动态失速模型与三维旋转效应的耦合 78
    参考文献 81
    第6章 非定常叶素动量方法 84
    6.1 坐标变换 84
    6.2 诱导速度的计算 87
    6.3 动态入流模型 88
    6.4 动态尾流模型 90
    6.5 偏航/倾斜模型 91
    6.6 非定常叶素动量方法的计算步骤 92
    参考文献 94
    第三篇 涡尾迹方法
    第7章 涡流理论基础 97
    7.1 涡线、涡管及旋涡强度 97
    7.2 速度环量和斯托克斯定理 99
    7.3 毕奥-萨伐尔定律 103
    7.4 涡模型 104
    7.4.1 涡核模型 104
    7.4.2 涡核半径和耗散模型 107
    7.5 亥姆霍兹旋涡定理 108
    7.6 库塔-茹科夫斯基升力定理 109
    7.6.1 绕圆柱的有环量流动 109
    7.6.2 环量与升力 111
    参考文献 113
    第8章 涡尾迹计算模型 114
    8.1 坐标系定义 114
    8.2 涡系模型 116
    8.2.1 叶片涡系模型 116
    8.2.2 尾迹涡系模型 118
    8.3 预定涡尾迹模型 120
    8.4 自由涡尾迹模型 122
    8.4.1 涡线控制方程 122
    8.4.2 初始尾迹描述 123
    8.5 流场计算 123
    8.5.1 尾迹离散 123
    8.5.2 附着涡环量计算 124
    8.5.3 风轮气动性能计算 125
    8.5.4 诱导速度的计算 126
    参考文献 129
    第9章 风力机气动性能的求解 132
    9.1 定常预定涡尾迹的求解 132
    9.1.1 求解流程 132
    9.1.2 计算算例 135
    9.2 定常自由涡尾迹的求解 135
    9.2.1 松弛迭代法 135
    9.2.2 求解流程 137
    9.2.3 计算算例 138
    9.3 非定常预定涡尾迹方法 139
    9.3.1 来流风速计算 139
    9.3.2 诱导速度 141
    9.3.3 与动态失速模型的耦合 142
    9.3.4 计算算例 143
    9.4 非定常自由涡尾迹方法 143
    9.4.1 时间步进法 143
    9.4.2 计算步骤 147
    9.4.3 计算算例 147
    参考文献 148
    第四篇 计算流体力学方法
    第10章 计算流体力学基础 151
    10.1 计算流体力学概述 151
    10.2 不可压黏性流体力学问题的数学描述 152
    10.3 湍流模拟简介 153
    10.3.1 直接数值模拟方法(DNS) 154
    10.3.2 大涡模拟方法(LES) 154
    10.3.3 雷诺平均方法(RANS) 155
    10.4 数值离散方法简介 156
    10.4.1 有限差分法 157
    10.4.2 有限元法 158
    10.4.3 有限体积法 159
    10.5 基于有限体积法的数值求解 160
    10.5.1 SIMPLE算法 160
    10.5.2 PISO算法 162
    10.6 网格生成与后处理简介 163
    10.6.1 网格生成 163
    10.6.2 后处理 164
    10.7 CFD方法在风力机上的应用 165
    参考文献 166
    第11章 风力机气动性能的数值模拟 168
    11.1 控制方程及其离散 168
    11.1.1 控制方程 168
    11.1.2 空间离散 169
    11.1.3 时间离散 170
    11.2 湍流模型 170
    11.2.1 零方程模型 170
    11.2.2 一方程模型 170
    11.2.3 二方程模型 171
    11.2.4 湍流模型的选取 174
    11.3 转捩预测方法 175
    11.3.1 Michel模型 175
    11.3.2 y-Re模型 175
    11.4 初始条件和边界条件 178
    11.4.1 入口边界 179
    11.4.2 出口边界 179
    11.4.3 旋转周期边界 179
    11.4.4 壁面边界 179
    11.5 数值模拟网格 180
    11.5.1 二维翼型的网格描述 180
    11.5.2 旋转风轮的网格描述 181
    11.6 数值模拟实例 183
    11.6.1 全湍流模拟与转捩模拟的比较 183
    11.6.2 湍流模型的参数校正 184
    参考文献 185
    第12章 风力机的大涡模拟和脱体涡模拟方法 186
    12.1 风力机致动线方法 186
    12.1.1 致动线模型 187
    12.1.2 叶片体积力分布模型 189
    12.1.3 机舱和塔架模型 191
    12.2 大涡模拟方法 192
    12.2.1 滤波方法 193
    12.2.2 亚格子模型 194
    12.2.3 大涡模拟的湍流入流条件 199
    12.3 脱体涡模拟方法 202
    12.3.1 基于Spalart-Allmaras的DES模型 203
    12.3.2 基于SST k-w的DES模型 203
    12.4 风力机气动特性和尾流数值模拟实例 205
    12.4.1 基于DES的风力机非定常载荷模拟 205
    12.4.2 基于LES的风力机尾流及尾流干扰模拟 207
    参考文献 211
    索引 213
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