基于UG风力机叶片设计与建模新方法

关于风力机叶片建模新方法的研究,根据叶片的特点,通过专业翼型软件Profili生成翼型曲线,再基于UG的多曲线创建体功能实现叶片的建模.此种方法,大大提高了建模的效率,并且对叶片的翼型有了更准确的模拟,以2000 kW水平轴的大型风力机为例,实现了叶片的建模.     

大型风力机复合材料叶片研究

建立了大型风力机叶片的三维有限元模型,在考虑旋转惯性力等外力因素下,分析和对比了不同工况下叶片的振动频率,同时对叶片复合材料铺层角度和模态频率大小之间的关系进行了研究.结果表明,叶片模态频率受应力刚化影响较大,通过改变叶片单向层的纤维铺层角可对旋转叶片的模态频率进行调整.     

大型水平轴风力机叶片的空气动力学分析

采用1．5MW的风力机叶片,通过Pro／E建模并缩放模型,在GAMBIT里划分网格,导入FLUENT进行计算．结果表明：截面翼型的上表面流速大于下表面流速,符合实际情况,缩放模型是可行的．为以后的模拟研究和使用提供了参考依据．     

大型风力机复合材料叶片研究（英文）

建立了大型风力机叶片的三维有限元模型,在考虑旋转惯性力等外力因素下,分析和对比了不同工况下叶片的振动频率,同时对叶片复合材料铺层角度和模态频率大小之间的关系进行了研究.结果表明,叶片模态频率受应力刚化影响较大,通过改变叶片单向层的纤维铺层角可对旋转叶片的模态频率进行调整.     

旋转效应对风力机叶片升力性能影响的研究

采用商业软件FLUEN6．2对NREL风力机就8m／s-15m／s风速范围进行了数值计算,对由于旋转导致叶片升力增大现象进行了分析,并将计算结果与NASA风洞试验结果进行了对比．计算结果表明风速〈10m／s时,叶片上的压力分布与试验结果吻合较好,只有r／R=0．47段有较大偏差,当风速〉10m／s时,二者的偏差也随之增大,但差别不是很大,除叶片根部区域以及偶尔在r／R=0．47区域二者存在差别外二者吻合较好．从计算得到的流线图可以看出,在叶片吸力面上有较大的分离和横向流动区域,可以证实由于旋转效应,在r／R=0．30和r／R=0．47的2个区域存在升力增大和失速延迟现象．     

C型叶片垂直轴风力机功率系数及其安装角优化分析

叶片构造形式是影响垂直轴风力机气动特性的重要因素。针对垂直轴风力机功率系数较低的问题,提出了一种新型的C型叶片。基于计算流体力学(CFD)高精度模拟工具,从扭矩系数、切向力系数、法向力系数、推力系数和升阻力系数等方面分析了风力机实度和叶尖速比保持不变时,C型叶片和初始安装角对垂直轴风力机的影响。结果表明：当突出度为15 mm时,功率系数C_P取最大值,约为16.45%;正安装角有利于减小风力机推力幅值并延长风力机使用寿命;合适的安装角可减小阻力系数,获得更佳的气动特性。     

水平轴风力机塔架的力学建模及ANSYS仿真分析

结合大型风力机塔架结构特点及受力特征,建立了变截面筒型塔架的计算模型.基于结构动力学原理,推导塔架顶端水平位移及基频计算公式,运用有限元软件ANSYS对塔架进行了静、动态特性分析和仿真计算.结果表明:有限元模型在工程应用中是切实可行的,为风力机机组的结构设计提供了理论依据.     

湍流强度对叶片扭转的影响

风场的湍流强度是影响风能利用和引起风力机振动的重要指标.按照风电场风能资源评估方法[1]计算湍流强度,在风力机叶片的一般假设模型下提出了一个新的扭转振动方程,根据双参数威布尔分布统计描述风速,并用标准差和平均值估计两个参数,得出了关于湍流强度的叶片扭转响应的计算式.计算得出在中等程度以上的湍流下,湍流强度值为0.25～0.35时扭转响应最大,对风能的利用及对风机的影响最大;对于更大的湍流强度值(>1.0),湍流将对风机造成破坏性影响.     

水平轴风力机塔架载荷谱及疲劳寿命仿真分析

针对1.5 MW水平轴风力机,建立风力机的有限元模型。运用风振系数法和Betz动量理论计算风力机拟静力风载荷,以三角级数叠加法为基础分析了风力机塔架在复杂交变载荷作用下的响应,基于Miner线性疲劳累积损伤理论,分析了该类风力机塔架的疲劳寿命。结果表明,满足设计寿命要求30年,为风力机结构设计提供了参考依据。     

水平轴风力机CFD计算湍流模型研究

对NREL第6期水平轴风力机在风速13 m/s情况下,采用定常k-ωSST和非定常k-ωSST以及分离流DES 3种湍流模型进行了三维旋转流场数值模拟,计算结果与NASA非稳定气动力学风洞试验结果进行了对比分析,计算结果表明定常k-ωSST和非定常k-ωSST湍流模型可以很好地描述流场流动情况,非定常k-ωSST湍流模型计算结果比分离流DES湍流模型计算结果与试验结果更接近.采用非定常k-ωSST湍流模型可以满足流场计算要求.     

基于SolidWorks的风力机叶片三维建模及模拟分析

风机叶片是风力发电机组的重要组成部分,对其进行研究分析是十分重要的.利用Glauert漩涡理论的气动力学计算方法,获取叶片最优化几何参数.通过SolidWorks软件强大的三维建模功能,快速、准确的实现不同翼型叶片的三维造型;并通过SolidWorks软件中的Flow Simulation模块,对不同翼型的叶片进行模拟并分析比较其结果.     

风电机组叶片覆冰安全运行边界条件研究

根据风机覆冰运行时段输出功率及振动参数的数据库数据,运用时间序列的方法分析数据,得到风机因覆冰运行振动参数加剧边界条件下风机风能利用率参数,反求出对应情况风机可运行风速下的输出功率,通过监控实时输出的功率参数,为判断风机是否停机提供直观参考和依据,保证了风电机组覆冰期间安全。     

兆瓦级风力发电机组塔架模态分析研究

为避免兆瓦级垂直轴风力发电机组的共振破坏,采用了流体控制方程建立兆瓦级垂直轴风力发电机组塔架流场模型,将计算得到的兆瓦级垂直轴风力发电机组塔架流场流速和压力再加载到塔架前后表面,对塔架进行流固耦合模态分析.结果表明,流固耦合场对兆瓦级垂直轴风力发电机组塔架模态振型的影响较小;流固耦合场对兆瓦级垂直轴风力发电机组塔架的固有频率和最大变形量的影响较大,且其影响程度随模态阶数的递增呈递减的规律;兆瓦级垂直轴风力发电机组塔架高度与风力机直径的比值越大,兆瓦级垂直轴风力发电机组塔架柔性越好,频率越低.     

基于感应发电机的风电机组研究

风电机组是一种很有发展前途的发电替代技术,但在其对电网的运行及稳定性方面影响较大。风力发电所用发电机与常规同步发电机相差甚远。本文从结构、模型及特性等方面分析了多种基于感应发电机的风电机组。     

结冰对风电机组载荷的影响研究

风电机组在低温环境中运行,叶片、轮毂、机舱和塔筒等往往会出现结冰现象,尤其在一些寒冷地区,全年风电机组结冰甚至能达3～4月之久。风机大部件结冰后改变了原来的形状,增加了重量,改变了整个风电机组的固有频率,进而影响机组的载荷特性。本文以某2.5MW机组为研究对象,采用GH Bladed软件建立风电机组模型,结合寒冷地区特定环境特点,考虑结冰、不结冰对机组载荷的影响,分析了结冰前后机组大部件极限载荷和疲劳载荷的变化情况,为设计低温型机组提供参考。     

水平轴风力机等效静力风荷载下的响应分析

根据某1.5MW水平轴风力机的结构特征,建立风力机的有限元模型,基于高耸结构设计规范得到两种工况下风力机的等效静力风荷载.运用ANSYS软件分别计算风力机在两种等效风荷载下的拟静力响应,得到风力机各部件应力与位移的分布情况.结构的最大应力发生在塔架底部为67.3MPa,机舱的最大位移为0.41m.结果表明,风力机满足静力下的强度要求,为风力机的设计制造提供了理论依据.