风力机流固耦合仿真

软件包括三个层次、六个模块。

层次一:实验准备。包括了全景漫游、实验背景与准备、实验原理三个模块。

全景漫游:在三维场景中,介绍风力机结构体系中的各部分结构,动画展示其在风机工作中的工况等相关内容。

实验背景与准备:介绍实验背景、目的、流程、设备及目前陆地与海上风力机的展示。

实验原理:在三维场景中通过模型动画引导学生认知叶片翼型、材料和风速对叶片静力响应、动力响应及流场的影响。

(1)在三维场景中通过模型动画介绍翼型空气动力特性的好坏对风力机的特性影响,翼型的形状对叶片的主体结构形式的影响。

(2)软件提供了多种叶片材料,包括各种增强材料等,在实验中介绍了不同的材料对应不同的力学性能,应根据叶片应用场所,选择其强度、刚度以及能够满足环境条件的材料。

(3)在三维场景中介绍了风力发电机正常工作的风力范围是在切入风速和切出风速之间,运用三维动画展示了低于切入风速和高于切出风速会产生的故障和事故。

(4)在三维场景中,介绍来流攻角的选择对风力机的效率的影响,同一风速下不同攻角对叶片的风载不同,在保证风力机效率的同时,也要注意叶片承受风载的能力,本实验给出了15°、30°、45°和60°四种来流攻角。

层次二:实验过程。包括风力机的搭建模块、叶片的结构响应和流场响应分析模块。

风力机的搭建模块:通过三维动画引导学生选择塔架、机舱、轮毂、叶片等,并安装相应的传感器;

叶片的结构响应和流场响应分析模块:选择不同叶片材料,设置不同风速和来流攻角,分析不同情况下的风机叶片响应,并分析其规律。

层次三:风机测试和试验报告生成模块。

设置风机相关测试题,结合前两个层次内学生的参与和软件的响应,生成实验报告。

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