地震作用下风力机的TMD减振优化

为研究调谐质量阻尼器(TMD)对风力机的减振效果,以某140 m风力机为例开展了地震作用下TMD的减振优化分析.首先建立了该风力机的空间有限元模型,根据其动力特性及响应确定了TMD的布置位置;然后基于响应面法(RSM)优化了TMD的设计参数,进而拟合了TMD最优频率比及阻尼比的计算公式;最后通过典型地震波输入下风力机的地震响应,分析了基于拟合公式的TMD减振性能.结果表明:拟合的TMD最优频率比及阻尼比随质量比的变化趋势与den Hartog提出的TMD经典优化理论一致;在典型地震波作用下,优化后的TMD对风力机的减振效果更加明显;El Centro波作用下的塔顶峰值位移及位移均方根的降幅分别达到59.55％、65.20％,验证了RSM对高柔风力机TMD优化设计的有效性和可靠性.     

气动力和离心力载荷对风力机叶片结构特性的影响

采用雷诺平均NS方程和标准k-ε湍流模型,在不同风速和转速下对某风力机叶片基于Workbench进行了单向流固耦合数值模拟,分别分析了气动力载荷和离心力载荷对风力机叶片功率及风力机叶片结构特性的影响。结果表明:相对于气动力载荷,风力机叶片离心力载荷对风力机叶片结构特性的影响较大。     

气动力和离心力载荷对风力机叶片结构特性影响

采用雷诺平均NS方程和标准k-ε湍流模型,在不同风速和转速下对某风力机叶片基于Workbench进行了单向流固耦合数值模拟,分别分析了气动力载荷和离心力载荷对风力机叶片功率及风力机叶片结构特性的影响。结果表明:相对于气动力载荷,风力机叶片离心力载荷对风力机叶片结构特性的影响较大。     

基于随机概率密度演化的结构-TMD参数优化

基于地震载荷随机性的事实,以及传统的采用特定地震波研究结构控制条件具有严重缺陷的问题,本文提出以结构最大层间位移作为控制指标,基于概率密度演化理论,采用改进遗传算法对TMD参数进行优化的设计方法.该方法结合改进遗传算法以及概率密度演化方法,充分考虑了随机性对结构影响的本质,根据随机载荷下结构-TMD控制体系中结构层间位移响应和动力可靠度的前后对比,说明优化方法的优越性.以三层剪切型混凝土框架结构-TMD参数优化为例,验证所提方法的正确性,为随机激励下的多自由度结构-TMD系统优化设计提供了一条新的解决途径.     

基于DDMF和ADMF的TMD动力特性

为试图利用适用于单自由度结构的TMD最优参数来设计用于多自由度结构振动控制的TMD，研究了TMD动力特性对结构振型参与系数的敏感性.考虑结构的振型参与系数，导出了设置TMD结构的位移和加速度动力放大系数(DDMF和ADMF)的解析表达式.于是TMD的优化准则定义为：结构的位移和加速度最大动力放大系数的最小值的最小化(Min.Min.Max.DDMF和Min.Min.Max.ADMF).根据选择的优化准则，得到了不同结构振型参与系数的TMD最优参数和控制效果，并给予评价.现在，设计者可以容易地设计用于多自由度结构振动控制的TMD.     

考虑耦合效应的水平轴风力机有限元建模与变形行为分析

为实现对风力机结构变形的实时求解、分析风力机控制过程对结构的影响,构建了考虑风力机气弹耦合效应的有限元模型.模型充分考虑了风力机诸如主轴倾角、风轮预装锥角以及变桨和偏航机构的结构特点.本文分析了离心软化,应力刚化以及风力机控制过程对风力机结构的影响,并对风力机结构问题的求解方法进行了对比研究.结果表明:应使用LDLt方法求解由风力机塔根与叶尖刚度巨大差异所引起的病态问题;应力刚化效应对风力机叶尖变形量及拍打模态的频率有较大影响;本文模型很好地模拟了风力机受阶跃载荷时的旋转动态非线性变形,并模拟了变桨过程引起的风力机叶片拍打方向的刚度增大.     

失速型风力机Matlab模型及仿真

采用叶素动量理论进行风力机气动力学的计算分析,建立了传动系统以及发电机部分的数学模型。并在Matlab中计算气动载荷,利用提出的Matlab仿真模型,对某失速控制型风力发电机组进行了仿真计算。该仿真模型可以用于对风力发电机组的进一步优化设计、优化控制。     

半潜式海上浮式风力机平台设计及水动力响应

 为了开发海上风能资源,探索浮式风力机平台响应特性,设计了一种半潜式海上浮式风力机平台样机。利用风压模型模拟风力机气动载荷,基于势流理论和Morison方程计算水动力载荷,并根据阻尼矩阵计算阻尼力和系泊线载荷,建立了海上浮式风力机运动响应数值模型。制作了1/50的试验模型,并在水池进行水动力实验,对垂荡板在设计中的作用进行了验证,测量了模型的固有周期、衰减系数以及规则波条件下的响应等,对比发现数值模型结果与实验结果吻合较好。在无风和额定工况下进行系统随机响应特性数值分析,通过统计数据和响应频谱研究了风力机气动载荷对风力机平台运动特性的影响。发现该系统数值模型时效性好并可以真实反映浮式风力机平台的运动特性,平台垂荡、纵摇、纵荡的响应结果满足海上浮式风力机系统对平台的性能要求。设计中加入垂荡板使平台垂荡和纵摇的固有周期和衰减系数增加,提高了系统的稳定性。风力机气动载荷对纵摇传递函数产生有益的抑制,但会放大纵摇和纵荡在共振区的响应。     

半潜式海上浮式风力机平台设计及水动力响应

为了开发海上风能资源,探索浮式风力机平台响应特性,设计了一种半潜式海上浮式风力机平台样机。利用风压模型模拟风力机气动载荷,基于势流理论和Morison方程计算水动力载荷,并根据阻尼矩阵计算阻尼力和系泊线载荷,建立了海上浮式风力机运动响应数值模型。制作了1/50的试验模型,并在水池进行水动力实验,对垂荡板在设计中的作用进行了验证,测量了模型的固有周期、衰减系数以及规则波条件下的响应等,对比发现数值模型结果与实验结果吻合较好。在无风和额定工况下进行系统随机响应特性数值分析,通过统计数据和响应频谱研究了风力机气动载荷对风力机平台运动特性的影响。发现该系统数值模型时效性好并可以真实反映浮式风力机平台的运动特性,平台垂荡、纵摇、纵荡的响应结果满足海上浮式风力机系统对平台的性能要求。设计中加入垂荡板使平台垂荡和纵摇的固有周期和衰减系数增加,提高了系统的稳定性。风力机气动载荷对纵摇传递函数产生有益的抑制,但会放大纵摇和纵荡在共振区的响应。     

带TMD高层结构抗风优化设计

对于带TMD控制装置的高层结构风振响应问题,由于风荷载和结构响应具有随机性,运用基于动力可靠性约束的优化方法对TMD装置的系统参数进行优化设计是十分必要的和合理的.在运用复模态法和扩阶法得到结构和控制装置随机风振响应的基础上,以TMD装置响应的动力可靠性作为约束条件,以主体结构广义位移的最大响应均值最小为目标函数,运用罚函数法对TMD装置的系统参数进行优化取值,建立了带TMD高层结构基于动力可靠性约束的抗风优化设计的方法.     

汕头粤东信息大厦风荷载特性的试验研究

结合汕头粤东信息大厦的风洞试验 ,详细分析了该结构风敏感层面的风荷载特性 ,分析比较了临近结构物的干扰影响 .所得的结论对于结构抗风设计和风洞试验设计都有一定的参考价值 .     

风速梯度对风力机设计影响的理论分析

根据风速指数规律分布,采用三种计算过程,对风轮扫掠面积上的真实风功率做了定量计算.数值积分计算结果表明,在四类廓线指数、七种塔架高度情况下,风速梯度对气动设计影响甚微,采用风轮中心风速做为单一的设计风速是切实可行的.     

高山上的风速风压随高度变化规律初探

在海拔８００米高山上的１２０米高的电视塔上用风怀式电接风向风速仪实测得不同高度风速变化的数据，探索了高山上风速、风压随高度变化的规律，并提出不同高度风压计算公式．     

建筑风环境模拟及其舒适性判断

某些建筑布局会引起很强的局部风,带来不舒适的风环境问题,通过风洞模拟试验研究可以解决这一问题.从大气边界层模拟、建筑模型风洞试验、风统计特性、风环境舒适性判断等方面介绍了几种风环境风洞模拟研究方法.     

Perspectives of China’s Wind Energy Development

Wind energy is a kind of clean renewable energy, which is also relatively mature in technology, with largescale development conditions and prospect for the commercialization. The development of wind energy is a systematic project, involving policy, law, technology, economy, society, environment, education and other aspects. The relationship among all the aspects should be well treated and coordinated. This paper has discussed the following relationships which should be well coordinated： relationship between wind resources and wind energy development, relationship between the wind turbine generator system and the components, relationship between wind energy technology and wind energy industry, relationship between off-grid wind power and grid-connected wind power, relationship between wind farm and the power grid, relationship between onshore wind power and offshore wind power, relationship between wind energy and other energies, relationship between technology introduction and self-innovation, relationship among foreign-funded, joint ventured and domestic-funded enterprises and relationship between the government guidance and the market regulation, as well as giving out some suggestions.     

矿井活塞风效应数值模拟

为研究活塞风对矿井通风系统的影响,运用Fluent移动参考网格建立数值分析模型,分析电机车牵引矿车在矿井井巷中运动时的矿井活塞风效应。结果表明:列车行驶前方为增压减速区,区内压力随距离的增大而减小,风速随距离的增大而增大。列车行驶后方先后存在减压增速区和增压减速区,两区内风速均随距离的增大而减小,减压增速区内压力随距离的增大而增大,增压减速区内压力随距离的增大先后存在一个增压和减压区。列车行驶前方和后方,风速和压力平面影响面积均随距离的增大而增大。列车中前部矿车活塞风风速较大。矿车内尾部、底部活塞风效应较强。     

含风电的电力系统动态频率分析

研究了风电接入某实际电力系统对系统动态频率产生的影响。通过建立直驱式永磁同步风电机组动态模型和含风电的实际电力系统模型,对含风电的电力系统动态频率进行了仿真分析。研究了风速扰动对系统动态频率的影响、风电渗透率上升对系统频率调节能力的影响以及风机脱网故障对系统动态频率的影响。在风机增加了基于虚拟惯性的频率控制系统,研究了具有调频系统的风电机组对系统动态频率的影响。研究结果表明大规模风电场的风速扰动将导致系统频率出现显著波动;随着系统风电渗透率的增加,系统的调频能力将明显下降;风电场在故障下的风机脱网事故将对系统动态频率造成严重影响。增加频率控制系统使风电机组具备了一定的调频能力,有效地抑制了扰动情况下的系统频率波动。     

北京某商业中心行人风环境的风洞试验研究

采用风洞试验方法, 对北京某商业中心行人风环境进行研究, 通过对行人活动区域测点风速的统计分析, 得到该区域16 个风向角下的行人高度风速分布。结合气象资料, 利用针对不同行人活动类型的大概率发生事件的行人风环境评估标准, 对该商业中心的风环境品质进行定量评估, 并对可能造成行人不舒适或危险的区域提出改善建议。     

Special report on relationship between wind farms and power grids

The installed capacity of a.large scale wind power plant will be up to a number of hundreds MW, and the wind power is transmitted to load centers through long distance transmission lines with 220 kV, 500 kV, or 750 kV. Therefore, it is necessary not only considering the power transmission line between a wind power plant and the first con- nection node of the power network, but also the power network among the group of those wind power plants in a wind power base, the integration network from the base to the existed grids, as well as the distribution and consumption of the wind power generation by loads. Meanwhile, the impact of wind power stochastic fluctuation on power systems must be studied. In recent years, wind power prediction technology has been studied by the utilities and wind power plants. As a matter of fact, some European countries have used this prediction technology as a tool in national power dispatch centers and wind power companies.     

流花4-1油田海域近海面风场特性分析

为了解决海洋强风场特性研究中实测数据不足的问题,在我国南海流花4-1油田一座半潜式平台上,开展了近海面风场特性的实测研究工作.对2011-09-22实测数据开展了分析,获得了南海近海面风场的湍流强度、阵风因子和湍流积分尺度等强风特性参数;同时开展了脉动风功率谱的拟合研究工作,将实测谱与Davenport谱、von Karman谱和Kaimal谱进行比较,证明了von Karman谱在近海面强风环境中拟合结果较优.