变速变桨风力发电机组的建模研究

风力发电系统结构复杂、体积大,风力发电系统控制的研究工作存在很大的困难.通过采用机理建模的方法建立变速变桨风力发电系统的数学模型.分析了风力发电机组各部件的数学模型,其中有传动系统模型、发电机模型、风轮系统模型,并将子模型整合在Simulink中,得到可靠的系统仿真模型.     

基于通用型线和网格重构的风力机翼型设计

现有翼型表达大都基于控制点和初始成熟翼型,设计空间小因而不利于选出高性能翼型.基于Joukowski保角变换通用翼型形线表征形式,编程集成ICEM和FLUENT完成翼型生成、大变形网格重构、边界条件生成和流场解算,采用改进遗传算法进行高升阻比风力机翼型多学科联合设计.结果表明本平台设计的翼型在设计、非设计工况下以及主要攻角范围内有较高升力系数和升阻比.该型线集成表达和流场计算多学科设计方法,也为类似气动优化设计提供参考.     

风力机叶片结构参数敏感性分析及优化设计

以某1.5 MW风力机叶片为实例,建立叶片有限元模型,并对叶片关键结构参数进行敏感性分析。结果表明,铺层角度对叶片结构特性影响最大,主梁帽宽度及铺层厚度的影响次之,主梁帽铺层位置以及腹板布置位置的影响最小。在敏感性分析的基础上,建立以叶片质量最轻为目标函数,以主梁帽宽度、铺层数、铺层位置以及腹板布置位置为设计变量,以叶片的强度、刚度与振动性能为约束条件的优化设计数学模型,采用遗传算法与有限元法相结合的方法对叶片结构进行优化设计研究。与原设计方案相比,优化设计方案的叶片质量减轻9.8%,结构应变分布更为合理,且不会发生共振,表明优化方法合理有效。     

多兆瓦级风力机叶片的优化设计与动力学特性分析

考虑实际气流流动过程中周向速度的变化情况,即采用Schmitz理论来设计2 MW风力机叶片的气动外形.将计算得到的叶片翼型参数进行坐标变换,获得各个截面上叶素的三维坐标,利用三维建模软件建立叶片的三维实体模型,并将其导入至有限元分析软件中,进行模态特性和气动弹性分析.讨论了不同铺层厚度和铺层角度对叶片模态特性和气动弹性的影响规律.仿真结果显示:在铺层厚度为0.6mm和铺层角为60°时,叶片具有较好的模态特性;叶片所受的气动集中载荷随着叶片弦长几乎成线性增长,且在弦长最大时集中载荷最大;当铺层角等于44°时,叶片在气动载荷作用下的最大集中应力最小,具有最佳的气动弹性特性.     

基于自由尾迹法小翼气动特性分析

基于(势流)涡方法开发了水平轴风力机叶片设计优化程序,采用自由尾迹模型对增加小翼后的叶片气动设计性能进行初步分析,研究了风力机设计工况下,小翼对气流涡位置及诱导速度分布等气动性能参数的影响,对比分析了增加小翼后功率输出情况。结果表明,增加小翼后风力机叶片在设计工况下功率系数有明显增加,可以考虑将叶尖小翼作为已安装风机功率提升的解决方案之一。     

850KW风力发电机组机舱底座有限元分析

机舱底座是风力发电机的重要组成部分,它的结构是否合理将直接影响到整个风力发电机的平稳运行。对850KW风力发电机的机舱底座进行受力分析,计算出它所受的各种力的大小和作用点的位置,通过PRO/E三维绘图软件建立850KW风力发电机机舱底座的简化实体模型,然后将其导入ANSYS有限元分析软件进行应力和变形分析,结果得出风力发电机机舱底座的最大应力小于材料的许用应力,满足材料的强度要求。为减小应力集中,提出改进意见,在合适的地方适当加厚筋板,比较看哪种情况下整体应力分布更加均匀,为以后的设计提供了科学依据。     

小型风力机叶轮离心式转速控制的实验分析研究

风能作为一种洁净的可再生能源,在改善环境及经济发展中起着重要的作用。风力机作为一种利用风能的装置,其叶轮转速的控制成为风力发电技术发展的关键问题之一。本文通过对离心式转速控制理论的分析,对小型风力机叶轮离心式转速控制装置进行了实验,分析了不同风速对叶轮转角的影响,最后得到转速控制方法。该实验数据和结论对风力机叶轮设计及转速控制起着一定的参考价值。     

基于永磁同步电机的风力机模拟系统的仿真

根据空气动力学理论分析风力机特性,探讨最大风能追踪和捕获的方法,通过对永磁同步电机模型的研究,利用直接转矩控制理论实现风力机特性的模拟,利用MATLAB/SIMULINK搭建永磁同步电机的风力机模拟系统的仿真模型,通过对风力机特性和最大风能捕获的仿真,证明了系统的可行性.     

基于ANSYS的垂直轴风力机塔架的力学分析及结构优化

基于ANSYS对大型垂直轴风力机塔架进行静力学分析、动力学分析及结构优化。首先,根据风力机的功率确定塔架的大体尺寸;然后,对塔架进行静力分析,并对塔架承受最大载荷时的最大应变进行强度校核;对塔架的动力学分析包括有预应力的模态分析和地震谱响应分析。ANSYS优化主要是通过改变塔架的厚度提高其固有频率,避免因塔架在发电机的激励下共振而产生的破坏。对塔架的力学分析能够在满足力学性能的前提下使塔架的质量最轻,降低塔架的制造成本。     

风力机工作原理及其空气动力学理论计算

本文主要介绍了当前国内外风力机的种类,在此基础上阐述了风力机的工作原理及其相关的空气动力学理论计算。