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周期性脉动源对风力机功率的影响

液压气动与密封 2024年第2期44卷 10-14页

作者：李银然杨博文赵峰赵慧廷李晔兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

针对WindPACT1.5 MW机组,通过大涡模拟探究风轮5°仰角时周期性脉动源(仰角、塔影效应、偏航、风剪切)对风力机总功率的影响,并结合逆叶素动量理论,进一步分析功率与升力系数之间的联系。结果表明,仰角、塔影效应加仰角与偏航加仰角均... 详细信息

针对WindPACT1.5 MW机组,通过大涡模拟探究风轮5°仰角时周期性脉动源(仰角、塔影效应、偏航、风剪切)对风力机总功率的影响,并结合逆叶素动量理论,进一步分析功率与升力系数之间的联系。结果表明,仰角、塔影效应加仰角与偏航加仰角均使得风力机总功率产生“3P”的波动规律,而风剪切加仰角使得总功率产生“锯齿状”的高频率波动规律,其中偏航是总功率损失的主要因素,塔影效应是功率波动的主要因素,且发现升力系数波动规律与功率单周期内的波动规律相似。

关键词：风力机大涡模拟周期性脉动源功率波动升力系数波动

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偏航工况下叶片翼型动态特性研究

太阳能学报 2022年第7期43卷 326-333页

作者：李银然赵丽李德顺马继武兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050 甘肃省风力机工程技术研究中心兰州730050

首先通过理论分析,研究风力机偏航运行时叶片各翼型的攻角变化规律,建立翼型俯仰运动模型;然后基于大涡模拟(LES)方法,研究偏航工况下叶片翼型的动态气动特性。结果表明:风轮在偏航工况下运行时,叶片各截面翼型攻角变化呈近似的正余弦规... 详细信息

首先通过理论分析,研究风力机偏航运行时叶片各翼型的攻角变化规律,建立翼型俯仰运动模型;然后基于大涡模拟(LES)方法,研究偏航工况下叶片翼型的动态气动特性。结果表明:风轮在偏航工况下运行时,叶片各截面翼型攻角变化呈近似的正余弦规律;叶片不同展向位置翼型均发生不同程度的流动分离,出现动态失速现象,越靠近叶根,由偏航引起的动态迟滞效应越明显;翼型俯仰过程中,吸力面前缘分离泡的动态变化过程,导致吸力面前缘压力出现小范围的剧烈振荡,增大流动的不稳定性。

关键词：风力机叶片偏航翼型数值模拟迟滞效应

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风力机翼型气动力非定常特性对湍流的敏感性

农业工程学报 2023年第3期39卷 52-59页

作者：郭兴铎李银然李仁年李德顺杨博文赵峰兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省风力机工程技术研究中心兰州730050

大气湍流是风力机非定常特性的主要诱因,该研究基于CDRFG(consistent discretizing random flow generation)方法生成湍流入口边界,采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)研究风力机翼型气动力非定常特性对湍流的敏感性。结果表明:... 详细信息

大气湍流是风力机非定常特性的主要诱因,该研究基于CDRFG(consistent discretizing random flow generation)方法生成湍流入口边界,采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)研究风力机翼型气动力非定常特性对湍流的敏感性。结果表明:翼型前缘区域对湍流来流较为敏感,而中部及尾缘区域几乎不受湍流的影响。攻角分别为2°、8°和14°时,吸力面从前缘点到约0.5、0.3和0.1倍弦长位置处表面压力的标准差较均匀来流时幅值增大,表明小攻角时翼型吸力面上压力脉动受湍流影响的区域较大。来流湍流强度分别为9.3%、6.5%和4.8%时,2°攻角下翼型升力系数的标准差是其均匀来流时的6.36、5.42和4.90倍;8°攻角下是其均匀来流时的3.95、3.33和3.02倍;14°攻角下是其均匀来流时的1.78、1.63和1.40倍;表明小攻角时湍流引起的升力系数脉动特性较大攻角时更加显著。翼型前缘点脉动压力的功率谱曲线与湍流来流速度的功率谱曲线在整个频域区间趋势一致,表明前缘点压力的脉动特性主要取决于湍流来流的脉动特性,沿翼型弦向逐渐往后,吸力面上的压力脉动只在低频区域对湍流来流有响应,而高频处的压力脉动取决于自身的流动特性。研究结果可为降低机组功率波动和非定常载荷提供参考。

关键词：空气动力学湍流翼型非定常特性大涡模拟

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风沙环境对翼型边界层厚度的影响研究

太阳能学报 2022年第1期43卷 6-10页

作者：李银然陈芳园李仁年李德顺赵丽兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050 甘肃省风力机工程技术研究中心兰州730050

为研究风沙环境对风力机翼型边界层的影响,采用无黏模型、转捩模型和离散相模型对三维S809翼型的边界层特性进行数值模拟,并对清洁空气和风沙环境中翼型的边界层特性进行对比分析。结果表明:相较于清洁空气,沙尘颗粒的加入使翼型边界层... 详细信息

为研究风沙环境对风力机翼型边界层的影响,采用无黏模型、转捩模型和离散相模型对三维S809翼型的边界层特性进行数值模拟,并对清洁空气和风沙环境中翼型的边界层特性进行对比分析。结果表明:相较于清洁空气,沙尘颗粒的加入使翼型边界层厚度减小。同一弦向位置,随着颗粒直径的增大,翼型边界层厚度呈先减小后增大的趋势;随着颗粒质量浓度的增大,翼型的边界层厚度逐渐减小。

关键词：风力机翼型势流流动沙尘颗粒边界层厚度

风力机叶片涂层风沙冲蚀磨损特性的风洞试验研究

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太阳能学报 2022年第6期43卷 196-203页

作者：李德顺梁恩培李银然赵煜徐梦飞余牧遥兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省风力机工程技术研究中心兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050

传统的挟沙冲蚀试验台与风沙风洞难以构建均匀风沙流场,难以准确反映风力机叶片的风沙磨损特性。因此,在改造的风沙风洞中,通过对风力机叶片平板试样开展涂层冲蚀磨损试验,探究不同冲击速度、冲击角度及有效截面质量流率对风力机叶片涂... 详细信息

传统的挟沙冲蚀试验台与风沙风洞难以构建均匀风沙流场,难以准确反映风力机叶片的风沙磨损特性。因此,在改造的风沙风洞中,通过对风力机叶片平板试样开展涂层冲蚀磨损试验,探究不同冲击速度、冲击角度及有效截面质量流率对风力机叶片涂层材料冲蚀特性的影响规律。试验结果表明:有效颗粒质量流率一定时,在相同冲击速度与冲击时间内,磨损量在冲击角度约为30°时达到最大。小于30°时,磨损量随冲击角度的增大而快速增加,大于30°时磨损量随冲击角度的增大而逐渐降低;磨损量随冲击速度的增大而增大;磨损量随有效颗粒质量流率的增大而呈线性增大趋势;切削磨损量与总磨损量有相同趋势,冲击磨损量随着冲击角度的增大而逐渐增大。

关键词：风洞气固两相流风力机叶片涂层材料固体颗粒冲蚀冲击速度冲击角度

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现代教育背景下工科专业课程作业改革探索

高教学刊 2022年第27期8卷 87-90页

作者：赵静颉瑞明李寿图李银然兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 兰州市第六十四中学兰州730050

早期,社会重视科学技术,教育为知识性教育,课程作业设计则以巩固知识、训练技能为目标。现代社会已进入一个以人为本的时代,教师教学形式和学生学习方式发生翻天覆地的变化,传统作业模式已不能满足发展需要,出现抄袭、反馈不及时等大量... 详细信息

早期,社会重视科学技术,教育为知识性教育,课程作业设计则以巩固知识、训练技能为目标。现代社会已进入一个以人为本的时代,教师教学形式和学生学习方式发生翻天覆地的变化,传统作业模式已不能满足发展需要,出现抄袭、反馈不及时等大量问题。因此,该文从作业模式、内容和评价反馈方面进行改革探索,关注学生的现实需要和未来发展,注重开发和挖掘学生自身的禀赋和潜能,以培养学生的专业核心素养和综合素质为目标,促进人自身的发展与完善。

关键词：现代教育课程作业学生为中心作业设计作业评价反馈

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翼型后缘厚度对气动性能影响的数值分析

空气动力学学报 2011年第2期29卷 205-210页

作者：李仁年李银然王秀勇兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃省风力机工程技术研究中心甘肃兰州730050

在研究DU系列翼型的空气动力特性时,发现DU97-W-300翼型的升阻力随时间变化。通过对比多种攻角和多种后缘厚度下的升阻力随时间变化曲线,发现该现象与边界层分离有关,而且后缘厚度对边界层分离有重要影响。最后得出结论:翼型后缘厚度存... 详细信息

在研究DU系列翼型的空气动力特性时,发现DU97-W-300翼型的升阻力随时间变化。通过对比多种攻角和多种后缘厚度下的升阻力随时间变化曲线,发现该现象与边界层分离有关,而且后缘厚度对边界层分离有重要影响。最后得出结论:翼型后缘厚度存在一个临界值,当后缘厚度大于临界值时,受力不稳定,小于它时受力稳定。

关键词：翼型后缘数值计算

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风力机专用翼型的空气动力特性研究

风力机专用翼型的空气动力特性研究

作者：李银然兰州理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,能源需求的日益增大,环境保护问题也迫在眉睫。风能作为一种洁净的可再生环保能源以其独特的优越性越来越受到社会的重视。风力机发电是利用风能的主要形式,叶片是风力发电机吸收风能的重要部件,而翼型又是叶片设计... 详细信息

随着科学技术的发展,能源需求的日益增大,环境保护问题也迫在眉睫。风能作为一种洁净的可再生环保能源以其独特的优越性越来越受到社会的重视。风力机发电是利用风能的主要形式,叶片是风力发电机吸收风能的重要部件,而翼型又是叶片设计的最基本要素,因此,对风力机翼型的研究是当前风力机空气动力学研究的一个热点,也是风力机研究的基础。本文首先在分析国内外风电开发现状、风力机翼型研究现状的基础上,对风力机翼型的空气动力学的基本理论做了详细的介绍,包括翼型的几何特性,传统风力机翼型系列和风力机专用翼型系列等,并对各种系列翼型的空气动力特性进行了描述。其次以提高计算精度为目标,对数值计算中涉及到的湍流模型、网格划分方式、离散格式等,进行了比较性研究,找到了一种较为合理的搭配方式,用这种计算方式对不同展向长度的直叶片进行了数值计算,以研究三维效应对翼型气动性能的影响。第三,在数值计算中,发现附体流动时翼型升阻力监测曲线有波动现象,而且波动的幅度随着攻角的增加而增加,分析引起该现象的原因,并逐一进行验证计算,结果发现后缘厚度过大是引起该现象的主要原因,故对原翼型后缘做了三种改型计算,结果表明,减小后缘厚度的确会减小升阻力监测曲线的波动幅度,而增加后缘厚度将增大波动幅度。最后,利用Gurney襟翼来分析翼型受力的波动现象。

关键词：风力机翼型气动性能数值计算稳定性

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气固两相对翼型层流分离及转捩的影响研究

太阳能学报 2019年第9期40卷 2418-2423页

作者：李银然郭兴铎李德顺赵煜胡哲哲兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 兰州理工大学甘肃省风力机工程技术研究中心兰州730050 兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050

为了研究气固两相对翼型表面层流分离及转捩的影响,首先基于Transition SST模型,对平板和S809翼型的转捩特性进行数值模拟,并将模拟结果与实验值进行对比分析,验证Transition SST模型模拟边界层转捩的优越性。然后在清洁空气和含不同粒... 详细信息

为了研究气固两相对翼型表面层流分离及转捩的影响,首先基于Transition SST模型,对平板和S809翼型的转捩特性进行数值模拟,并将模拟结果与实验值进行对比分析,验证Transition SST模型模拟边界层转捩的优越性。然后在清洁空气和含不同粒径颗粒的气固两相流中,对风力机专用翼型DU93-W-212进行数值模拟,对比分析间歇因子和摩阻系数,结果表明:当颗粒直径小于150μm时,颗粒的加入使得翼型边界层层流分离和转捩均提前发生,且颗粒直径越小,提前位置越多;当颗粒直径大于等于150μm时,层流分离和转捩的位置几乎与清洁空气下一致。

关键词：翼型两相流层流流动转捩流动摩阻系数间歇因子