下击暴流对风力机尾流及转矩特性的影响研究

以美国国家可再生能源实验室(NREL) 5 MW机组为研究对象,采用大涡模拟结合致动线模型(LES-ALM)方法,分析下击暴流垂直风剪切条件下风力机尾流的速度特性、湍流特性及转矩特性.结果表明:相比于均匀来流和B类风场风剪切,下击暴流垂直风剪切条件下,风力机尾流轴向速度亏损最大,且尾流轴向恢复最慢,尾流非对称特性更明显;随着尾流向下游发展,三种来流工况下风力机尾流湍流强度的变化均为先增大后减小,且湍流强度最大值(在11D附近,D为风轮直径)均在10%～12%之间;在尾流湍流强度衰减过程中,下击暴流垂直风剪切条件下,风力机尾流湍流强度衰减更快;另外,与均匀来流和B类风场风剪切相比,下击暴流垂直风剪切条件下风力机低速轴转矩均值降低,但其标准差却明显增加,说明低速轴转矩波动幅度增加,进而引起风力机输出功率的波动增大,输出电能质量降低.     

对转式垂直轴风力机气动性能研究

为了改进漂浮独立式垂直轴风力机的气动和稳定性能,提出风力机的新型结构设计理念,即同轴对转式垂直轴风力机.基于计算流体力学理论,借助雷诺时均剪切应力传输RANS SST k-m湍流模型对风力机进行数值模拟,并结合涡流理论,比较对转式与独立式垂直轴风力机在不同叶尖速比(TSR)时的气动和稳定性能.结果表明,相同流场条件下,...     

畸形波对SPAR型浮式风力机基础的影响

采用相位调制法生成畸形波波面时历,在时域内模拟该原始畸形波作用下SPAR(立柱)型浮式风力机运动,分析其浮式基础的运动规律．结果表明SPAR型浮式基础的纵荡和纵摇对畸形波的起伏程度变化更加敏感．起伏程度较大的畸形波会使SPAR型浮式基础第一纵荡峰值增大,第二纵荡峰值减小,并使纵摇的瞬态幅度增大,且第一纵荡峰值随畸形波的起伏程度增加呈现出较弱的非线性增加趋势．当起伏程度增大5%时,第一纵荡幅度比原始畸形波作用时增大5.3%,纵摇幅度比原始畸形波作用时增大5.4%．冲击高度较大的畸形波会减小浮式基础纵摇,对纵荡影响并不明显,当冲击高度增大5%时,纵摇幅度比原始畸形波作用时减小2.3%.     

尾缘襟翼偏转角对不同翼型的垂直轴风力机气动影响研究

风能转化率偏低是阻碍垂直轴风力机市场化发展的重要原因.尾缘襟翼的设计能够改变叶片表面的流场结构,从而提高垂直轴风力机的气动性能.目前关于不同翼型垂直轴风力机的气动性能随尾缘襟翼的变化规律尚不明确.基于计算流体动力学方法,采用转捩剪切应力输运湍流模型,对3种不同分离式尾缘襟翼的翼型(NACA0018、NACA0021和NACA0024)叶片的H型垂直轴风力机气动性能进行数值研究.验证算例与已有的实验结果对比,结果吻合较好,证实本方法的可靠性.进一步考虑3种基础翼型与5组襟翼偏转角(-16°、-8°、0°、8°、16°)参数,探究垂直轴风力机的气动性能差异,分析其内在机理.研究结果表明：逆风区正向襟翼偏转角可以有效提高叶片的弯矩系数,顺风区负向襟翼偏转角对叶片的弯矩系数产生有利影响.在负向襟翼偏转角下,风能利用率受偏转影响的程度与翼型厚度呈正相关;在正向襟翼偏转角下,风能利用率受偏转影响的程度与翼型厚度呈负相关.研究成果可以为垂直轴风力机尾缘襟翼的应用提供有效参考.     

单桩基础海上风力机防护装置的船舶碰撞试验与数值对比分析

针对某4MW单桩基础海上风力机,提出了一种新型钢壳-橡胶组合结构的防船舶碰撞装置,分别基于简化缩尺物理模型试验和非线性有限元软件LS-DYNA方法,对船舶碰撞时海上风力机的动力响应特征进行了对比分析,同时,参照相关国际规范,选取了具有代表性的碰撞工况,分别研究了船舶碰撞时无防护装置的海上风力机和船舶碰撞时有防护装置的海上风力机的动力响应特征,结果表明,新型防护装置可以有效地降低作用于风力机主体结构的最大船舶撞击力,它可以利用其外层薄壁钢壳结构的塑性变形来吸收船舶的碰撞能量,从而保护风力机塔架及整体结构的安全.此外,数值模拟结果与物理模型试验结果具有较好的一致性,相关数值模型的有效性也得到了验证.     

瞬变工况风力机气动性能预测

摘要：
用非线性非定常涡格法计算了风力机在瞬态的非定常性能.该方法由于风力机尾迹未知,故采用时间步进历程确定.以NREL Phase VI 风力机作为 模型,进一步计算了该风力机在瞬态变桨距角时尾迹、功率输出、载荷等变化历程,并与实验值进行对比.结果表明,该模型可以较好地反映尾迹 对叶片的诱导速度变化,载荷的快速变化以及变化至稳态结果的过程. 关键词：
风力机; 动态入流; 气动性能 中图分类号： TK 83
文献标志码： A     

垂直轴风力机二维流场数值模拟

采用数值模拟的方法研究不同攻角、不同风速条件下naca0015翼型二维流场中的马赫数、雷诺数．通过比较叶片升、阻力系数变化,得出攻角为15°时翼型获得最佳的升、阻力系数．通过比较表面压强分布图、速度图和流线图,分析马赫数、雷诺数对naca0015翼型的影响,得出在相同的攻角、马赫数的条件下．随着雷诺数的增大翼型升力系数增大．阻力系数变小;在小攻角、低风速以及相同马赫数条件下,雷诺数较小时更易获得稳定的流场．     

开关磁阻电机风力发电平台搭建

风力发电因其优越的技术性能被广泛应用于新能源的开发利用中,但在不具备风场环境的试验室条件下,研究风力发电的重点是如何实现对风力机工作特性的准确再现。研究了不同电机的工作特性后,发现直流电动机工作特性与风能特行较为吻合,成为风力机特性模拟的首选原动机。开关磁阻电机（SRG）是一种适于风力发电变速运行的同步发电机,具有启动风速低,转动管量小等特点。结合风能与SRG的特点本研究设计了开关磁阻电机发电平台的搭建。     

Gurney襟翼对叶片流场影响的数值模拟

为了验证添加Gurney襟翼的一种风力机叶片在各种风速下的实际增升效果,用计算流体力学的方法计算NREL Phase VI风力机叶片以及加Gurney襟翼(3%的翼型弦长)后叶片的流场,比较不同来流风速下叶片表面的压强分布与流速分布.计算结果表明,加Gurney襟翼后叶片压力面的压力有所增加,吸力面压力降低,且各面压力分布趋于均匀,压力面和吸力面的压力差显著增大,提高了风力机叶片的升力.     

基于QM-DBSCAN的风力机数据清洗方法

针对风电场风速-功率异常数据难以清洗的问题,提出一种基于QM-DBSCAN算法的风电场数据清洗方法.首先选取最能代表风力机运行状况的风速-功率数据作为研究对象,根据异常数据的分布特征进行分类;然后分别利用四分位法、标准DBSCAN算法及基于QM-DBSCAN方法识别和剔除异常数;最后通过spearman系数进一步验证所提方法的有效性.研究结果表明:QM-DBSCAN方法的剔除效果最好,较四分位法和标准DBSCAN法的spearman系数分别提高0.003 5和0.004 7.