兆瓦级风电机组风力桨叶多学科设计优化

为了提高兆瓦级风电机组风力桨叶整体性能,以兆瓦级风电机组风力桨叶气动性能、质量、桨片根部的极限推力和噪声水平为目标函数建立多学科设计优化模型,并充分考虑各学科之间的耦合效应,采用自适应混沌优化算法对多学科设计优化模型进行求解.研究结果表明:兆瓦级风电机组风力桨叶风能利用系数Cp增加12.5％,质量M减小11.00％,桨叶根部的极限推力载荷F减少12.60％,噪声Stotal减小10.48％;兆瓦级风电机组风力桨叶翼型的升力系数和气动性能得到了较大优化.     

水轮机转轮桨叶截面展开图的样条(Spline)插值计算

转轮是水轮机的心脏,是水流能量转换为机械能的地方.桨叶是转轮上产生“升力”的重要部件,从流体力学性能和机械强度要求出发,桨叶的制造力求谁确.浆叶呈空间扭曲叶型,为加工与检验的方便起见,水轮机制造厂在生产桨叶时事先需制作“样板”.样板实际     

桨叶的耦合振动

一、前言桨叶挥舞弯曲、弦向弯曲与扭转的耦合振动固有频率的计算,过去大多是从运动微分方程出发,应用各种数学方法,求解微分方程特征值问题。这些解法难以考虑各种复杂因素的影响。用有限单元法分析桨叶的耦合振动,可以较准确地反映浆叶的外形及质量与刚度分布,还可以很方便地考虑各种因素对浆叶固有频率的影响。此外,用有限单元     

风电机组传动系统网络化状态监测与故障诊断系统设计

针对现有风电机组监测系统无法对其传动系统早期故障进行有效诊断的问题,研发了一套基于B/S和C/S混合架构的风电机组传动系统网络化状态监测与故障诊断系统。根据应用需求设计了风电机组传动系统状态监测和故障诊断系统、整体框架和功能模块;结合数据采集设备,基于.ENT和SQL Server平台研发了风电机组传动系统状态监测和故障诊断系统,包括网络化数据采集、远程状态监测、信号分析、故障诊断和数据库服务器等模块。该系统成功应用于某风场风电机组传动系统状态监测和故障诊断。     

9种搅拌器以水为介质混合时间的测定

在7 L玻璃搅拌釜中,以水为实验介质,在无挡板条件下采用温差法和比色法,考察了9种搅拌器的混合时间.结果显示:在实验转速范围内,所有搅拌器随着转速的升高,混合时间缩短.对6种小浆叶(d/D=0.5)搅拌器而言,双层六直叶开启涡轮式桨叶的混合时间最长,单层四斜叶T型桨A的混合时间最小;在单层搅拌器中,六直叶开启涡轮式搅拌器的混合时间最长;对大桨叶(d/D=0.8)搅拌器而言,框式混合时间最长,单层二斜叶T型桨B最短;温差法和比色法两者测定结果趋势基本一致.     

SFD4—1000风力机玻璃钢桨叶的结构与工艺

本文阐述了SFD4—1000风力机浆叶研制中的有关结构与工艺设计方面的问题;同时根据初步计算和现场运行考验,分析了桨叶的可靠性,并指出提高装叶可靠性的某些途径。     

基于Fluent的搅拌流场模拟研究

使用Fluent对某钢厂KR脱硫搅拌工艺过程进行数值模拟,研究桨叶长度、搅拌头插入深度及转速对搅拌效果的影响。结果表明,尺寸为2B=1 300mm的长浆叶搅拌头搅拌效果较好,搅拌头插入深度为液面下800mm左右较为适宜,搅拌头转速以80～120r/min为宜。     

轴流泵桨叶水力矩特性的实验与计算

本文对轴流泵浆叶水力矩特性进行了模型实验与数值计算研究.介绍了水力矩实验装置及水力矩的两种数值方法:有限元法和积分方程法.结果表明:当轴流泵未产生回流时,水力矩计算值与实测值具有较好的一致性.     

标准桨叶挥舞参数测量及定位参数校准技术研究

为准确测量直升机标准桨叶在动平衡试验中的挥舞参数,该文采用桨叶切割激光光路方法把位置参数转化为激光脉冲时序参数,实现桨叶挥舞参数的非接触测量.通过补偿算法降低桨叶挥舞角自身引起的非线性误差,利用测量装置本身的激光器和时序算法对测量系统的安装参数进行定位校准,用一组标准厚度的模拟桨叶标定桨叶挥舞参数测量装置.试验结果表明,测量系统的测量不确定度满足标准桨叶校准的技术要求.该方法实现了标准桨叶挥舞参数的测量,而且测量结果可溯源到几何量标准.     

浆叶的厚度和扭转对低雷诺数旋翼悬停流场的影响

运用嵌套网格技术研究了浆叶的厚度和扭转对低雷诺数旋翼流场的影响.对旋翼浆叶生成单块的C型贴体网格,同时针对悬停流场的基本特征,采用近似柱型的背景网格来捕捉远场尾涡,网格间流场信息的传递通过嵌套网格技术来实现.首先,通过模拟高雷诺数的悬停流场验证了方法的可行性,在此基础上,对低雷诺数旋翼浆叶在不同厚度和有无扭转时的悬停流场进行了比较分析.     

基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟

为了准确确定作用于桨叶和塔体的风荷载,研究了基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟问题.依据随机过程的随机函数描述,提出了基于物理机制的旋转Fourier互谱,有效地考虑了桨叶旋转效应和桨叶上不同点风速之间的相关性.然后,对旋转Fourier谱(随机Fourier谱)作逆Fourier变换,实现了桨叶(塔体)的风场模拟.最后,结合典型的1.25 MW三桨叶变桨距风力发电高塔系统,进行了纵向风速场数值仿真研究.算例表明,该算法可以准确地模拟给定风环境的风力发电高塔系统脉动风速时程.     

风电系统电压稳定性的Hopf分岔控制仿真

针对风电系统平衡点的Hopf分岔, 计算了含静止无功补偿器风电系统的Hopf分岔点, 并通过解析算法判断Hopf分岔类型, 分析了无功功率及静止无功补偿器对风电系统电压稳定性的影响. 为了消除Hopf分岔, 提出采用线性反馈控制方法控制风电系统的Hopf分岔. 实验结果表明, 风电系统无功功率增加导致系统出现Hopf分岔, 静止无功补偿器通过补偿无功功率延迟Hopf分岔, 提高系统的电压稳定域, 线性反馈控制方法有效地消除了风电系统的Hopf分岔.     

主动Lamb波结构健康监测集成化系统研究

文中针对目前研究中广泛采用的分立式系统设备在应用中存在的实时性、互联性以及效率等方面的诸多问题,研究提出了基于标准化通用总线平台的模块化集成主动Lamb波结构健康监测系统.用总线平台的开放性,集成系统运行所需的硬件设备,并构建监测系统的软件平台;同时,研究了标准化压电传感器及其网络控制技术.对系统设计方案进行了设计验证和实验研究,实验结果表明,该系统具备良好的开放性、实时性和兼容性,基本满足在线主动Lamb波结构健康监测应用化要求.     

风电叶片玻璃钢复合材料声发射衰减与源定位

为实现风电叶片结构健康监测中典型声发射源的特征分析和精确定位,以风电叶片玻璃纤维增强单向复合材料和多层复合材料为研究对象,采用Φ0.5mm铅芯为模拟声发射源,探讨声发射波在复合材料中的传播、衰减特性和定位精度.实验研究结果表明:单向复合材料纵向和横向的声发射传播与衰减特性明显不同,纵向声速大、衰减小;风电叶片现场检测中声发射源的精确定位,应综合考虑复合材料的结构和声学特性.     

船舶涡旋流堵漏效果与刚性桨叶工作位置的关系研究

船舶涡旋流堵漏是为克服现有堵漏手段的不足而提出的一种新技术思想,通过在船舶破口外侧形成局部涡旋流场,使破口处的海水高速旋转,大幅减小海水的压力,从而为破口的舱内封堵创造有利条件.在自行设计制作了专用实验装置的基础上,分别从桨叶相对破口距离、桨叶相对破口高度和桨叶相对破口角度3个方面,定量研究了刚性桨叶工作位置对进水时间的影响规律,进而揭示了刚性桨叶工作位置与船舶涡旋流堵漏效果的关系.实验结果表明:当刚性桨叶中心略低于破口中心,桨叶正对于破口且距离破口越近时,延长进水时间越明显,涡旋流堵漏效果越显著,可使用于堵漏的时间延长到300%以上.这一结论可为船舶涡旋流堵漏方法的完善提供必要的理论基础和实验依据.     

基于立体视觉的直升机旋翼桨叶三维动态变形测量

针对直升机旋翼桨叶变形测量难度大的问题,构建了一种随旋翼旋转的立体相机系统;设计了一种快速精确组网测量旋翼桨叶变形量方案,提出了桨叶三维动态变形量测量方法。理论分析和仿真实验表明,提出的直升机桨叶摄像测量方法具有精度高、速度快、便携式特点,同时通过地面实验验证了该方法的可靠性和鲁棒性。在直升机定型试飞中,可以高速率、高精度获得直升机旋翼桨叶三维变形量和表面结构,具有较好的应用前景。     

风电叶片复合材料层间开裂声发射监测

通过对含Ⅰ型分层缺陷的单向和多轴向风电叶片复合材料试件进行拉伸力学性能实验,同时进行声发射全程监测,研究了含Ⅰ型分层复合材料在拉伸过程的损伤演化特性及声发射响应特征.实验结果表明:风电叶片复合材料Ⅰ型分层加载初始阶段载荷与张开位移之间呈现线性特征,当出现宏观裂纹扩展时两者呈现非线性关系.声发射监测数据显示,声发射信号的幅度、撞击累积数、相对能量等特征参量的动态变化可以反映出复合材料Ⅰ型分层损伤破坏过程.风电叶片复合材料声发射检测中可以依据信号的特征参量变化判断复合材料结构的损伤破坏程度.     

风电机组主轴系统实时可靠性分析与预测方法研究

对于历史数据不完整的风电机组系统,运行过程中需要对系统和设备进行实时可靠性分析和预测。以风电机组主轴轴承系统为例,以参数偏差为其量化指标,建立实时的可靠性评价模型,对风电机组主轴轴承系统进行实时状态评价和可靠性分析。同时,基于灰色预测法对监测参数进行趋势预测。根据趋势预测结果,结合实时可靠性分析所确定的系统当前状态评价结果,及时预警并识别故障,确定设备维修方案,保障风电机组良好运行。     

水平轴风力机变桨载荷分析与计算

针对风力机变桨载荷常规计算时忽略很多细节从而导致数值不精确的问题,文中以大型水平轴风力机为研究对象,通过数值计算软件Matlab/Simulink,在建立风电机组非线性模型基础上,对风力机桨叶外形参数和空气动力数据进行分析和计算,得到风力机桨叶轴向诱导因子、周向诱导因子、入流角、攻角、相对风速、桨距角等参数对应不同风速的值,最终根据这些参数,综合分析计算,得到了风力机变桨载荷的数值.计算结果为风力机变桨控制系统分析和设计提供了更为可靠的基础性数据.     

风力机桨叶及其产业发展

桨叶是风力发电机的关键部件之一,其质量直接影响到风力发电机的效率、寿命和性能等。当前桨叶的研制正向大型化、低成本、高性能、轻量化发展。近年来风电产业发展迅猛,桨叶的国内生产厂家已由最初的几家发展到50多家,进入到激烈的竞争阶段。