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研究生：	魏士豪 Wei, Shih-Hao
論文名稱：	微型風機葉片皺摺之設計與分析 Design and Analysis of the Corrugated Blade Foil for a Micro Wind Turbine
指導教授：	尤芳忞 Yu, Fang-Ming
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 航空太空工程學系 Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年：	2014
畢業學年度：	103
語文別：	中文
論文頁數：	71
中文關鍵詞：	微型發電機、葉片、CFD模擬、蜻蜓
外文關鍵詞：	Micro wind turbine blade, CFD simulation, dragonfly
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近年來，綠能意識崛起。小風機有著在低風速下能有效利用、易安裝、便宜和美化建築等等的優點，成為來多種小型發電機熱門之ㄧ。本研究借用蜻蜓優越的空氣動力學特性故選定蜻蜓翅膀為仿效對象，採用其翼面的剖面為參考翼型，再予以簡化後成為平版頗翼加上有皺褶的佈局，利用商業軟體(ICEM CFD)建立幾何體與網格，其後透過計算流體力學(CFD)商業軟體ANSYS FLUENT 進行模擬改變不同形狀之參數得到較佳扭矩大小以做最為近一步改良依據。本模擬首先以本體平板厚度為依據模擬量測，將不同厚度之葉片在相同功角下進行模擬，選擇較佳扭矩力之葉片厚度。以同樣模擬模式改變前緣長度、皺折型態、皺折數目、以及皺軸高度與翼弦長度比作為基本設計參數進行模擬。每當改變一參數得到較佳解後，將延用其參數特色至下個參數模擬，最終得到最佳蜻蜓翅膀翼型剖面做為葉片設計，並對不同設計參數得到之效應進行探討與分析。

This project imitates dragonfly’s superior aerodynamic characteristics to the turbine blade, to refer to wing cross section to a flat plate by adding corrugated characteristic .The software ICEM CFD was used to simulate flow field with different shapes of parameters to the models to get better torque. It reveals that dragonfly’s corrugated wind can be a strong inspiration on designing micro wind turbine wind turbine blades.

摘要	I
Extend Abstract	II
目錄	IX
表目錄	XII
圖目錄	XIV
符號說明	XVII
第一章 緒 論	1
1-1研究背景	1
1-2研究動機及目的	6
第二章 研究方法及數學理論模組	8
2-1統御方程式(Governing equations)	8
2-2風力發電原理	9
2-2-1葉片的幾何參數	9
2-2-3弧高度、厚度的影響	9
2-2-4風力機發電原理:	10
2-2-5升力與阻力	10
2-2-6升力和阻力的變化曲線	11
2-2-7力矩	11
2-2-8埃菲爾極線(Eiffel Polar)	12
2-2-9  扭矩計算	12
2-3數值方法	13
2-3-1有限體積法	14
2-3-2離散化	14
2-3-3一階上風法	16
2-3-4收斂標準	17
2-3-5格點系統	17
第三章 驗證	19
3-1 二維翼剖面(Naca0012)驗證	19
3-2基本假設	20
3-3網格設置	20
3-3-1基本概念	20
3-3-2網格畫分	21
3-3-2 型狀參數	21
第四章 結果與討論	23
4-1皺摺與外型之效應探討	23
4-2葉片前端加長之差異探討	24
4-3 皺褶高度之差異探討	25
4-4 皺褶寬與縐折間隔比	25
第五章結論與未來展望	27
5-1結論	27
5-2 未來展望	28
5-2-1更多樣的形狀變化	28
5-2-2 3D模擬	28
參考文獻	30
                                    

1. 楊雅嵐作,從全球綠能趨勢下看我國電力電子商機與發展策略 , 工業技術研究院產業經濟與趨勢研究, 2001

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6. Suhas V. Patankar, “Numerical Heat Transfer and Fluid Flow”, McGraw-Hill, 1980.
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8. J. D. Aderson, Computation Fluid Dynamics: The Basis with Application, McGrawHill, 1995.

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10. E.V. Laitone, “Wind tunnel tests of wings at Reynolds number below 70000”. Experiments in Fluids, Vol.23, pp.405-409. 1997.

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12. H. Gao, H.Hu, Z. J. Wang, “Computational Study of Unsteady Flows around Dragonfly and Smooth Airfoils at Low Reynolds Number”. 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA-2008-385, 2008.

13. Y. Wang, W. HE, D. Tian, “Calculation of hoisting forces of the wind turbine rotor based on wind conditions.” Renewable Energy, pp.323-328. 2012.

校內：2017-12-08公開
校外：不公開電子論文尚未授權公開，紙本請查館藏目錄

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