基于升力面混合模型的水平轴风力机性能研究

提出了叶素方法（BEM）与升力面法相结合的一种新型混合模型．将叶片用一平面代替,并在叶片平面上采用压力跳跃边界条件,混合模型将CFD解算器与叶素方法（BEM）联合起来进行迭代求解,首先采用BEM模块根据入流条件和叶片各段面翼型的气动参数确定叶片上的不连续分布压力,然后采用CFD模型根据压力分布计算叶片上的力和转轮的流场尾迹结构等流场参数,CFD计算得到的流场参数再应用到BEM模块进行计算．每次迭代得到的流场参数与上次得到的值进行比较,残差达到要求则迭代过程结束．将该混合模型用于求解NREL第6期风力机出力性能,并与试验结果对比,得到了满意的效果．     

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．     

500W风力机叶片建模与仿真技研究

基于微气象环境,运用风力机设计的基本理论与方法,确定了风力机叶片尖速比、叶片数、风轮直径、弦长、安装角等关键参数,结合三维空间的图形变换技术,确立了叶片空间坐标,借助SolidWorks软件建立了叶片的3D模型;运用有限元软件workbenck完成叶片在额定转速时受力分析及动态特性仿真;为小型风力机的设计、研发及工程应用奠定了理论基础.     

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.     

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.     

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。     

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.     

湍流强度对水平轴风力机气动性能的影响

为了研究水平轴风力机气动性能随湍流强度的影响,基于CFD软件对不同来流风速工况下的33kW水平轴风力机风轮模型进行三维数值模拟,对比分析风力机在湍流强度I为0.1%、14%、25%时的气动性能。结果表明:随着来流湍流强度的增加,水平轴风力机叶片表面压差会有一定程度的减小,从而导致风力机风轮转矩减小,风力机风能利用效率明显降低。     

诱导轮叶片数对超高速泵性能影响的研究

针对航空航天领域的一台超高速泵(38 500r/min),基于SIMPLEC算法,采用雷诺时均Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型,对带诱导轮和不带诱导轮两种结构下的流动进行三维湍流数值模拟,分析其在各工况下的内、外特性,就诱导轮叶片数对超高速泵性能的影响进行探讨。结果表明,添加诱导轮可以改善泵的性能及流动状态;Z3时,增加叶片数可改善诱导轮内的流动状态,提升诱导轮的水力性能,提高叶轮的汽蚀能力,使泵的整体性能逐渐上升;而当叶片数继续增加,泵的扬程虽然继续上升,但功率增大,效率下降,叶轮的汽蚀性能逐渐下降。诱导轮叶片数为3枚时,诱导轮内流动情况最优。Z=2时泵的整体性能最好。     

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.     

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.     

风力发电机塔架固有频率和振型的有限元分析

建立1.5 MW风力机组塔架的有限元模型,使用有限元分析软件ANSYS对其进行结构动力分析.通过对风力发电机组塔架进行有限元模态分析得到其固有频率和振型,并与使用理论方法对塔架固有频率进行计算的结果相比较,表明塔架与叶轮不会发生共振.因此为塔架安全和进一步的塔架结构动力学分析提供了参考依据.     

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.     

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。     

基于Matlab的1.5MW风力机叶片设计和优化方法

以Wilson理论为基础,采用Matlab对风力机气动外形设计程序,对叶片的弦长、扭角进行优化设计,并对优化结果进行比较分析,叶片截面的风能利用系数均高于0.5,最高可达到0.56,非常接近贝茨极限的0.593,验证了优化叶片的工作性能,为大功率风力机叶片的设计开发提供了理论依据.