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叶片前倾15°对水平轴风力机性能影响研究

设备管理与维修 2024年第11期 29-33页

作者：佟佳辉李国文沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁沈阳110136

风能是世界新能源格局中的重要力量,但风能的利用率低,风力发电效率远低于其他发电形式。为此,提出一种改变风力机叶轮倾角的思路:采用NACA0018翼型设计制作两套风力机叶片,分别为无前倾叶片和前倾角为15°的叶片,基于SHDF低速风洞平台... 详细信息

风能是世界新能源格局中的重要力量,但风能的利用率低,风力发电效率远低于其他发电形式。为此,提出一种改变风力机叶轮倾角的思路:采用NACA0018翼型设计制作两套风力机叶片,分别为无前倾叶片和前倾角为15°的叶片,基于SHDF低速风洞平台对两组叶片分别进行了风力机气动性能实验研究。结果表明:前倾15°叶片随着风速的不断提高,功率和功率系数都有一定上升;在风轮扫掠面积相等和其他条件一致时,前倾15°叶片在实验风速范围内,其性能都优于无前倾叶片,且前倾15°叶片在风速7~10 m/s的情况下优势更加明显。

关键词：风力发电水平轴风力机叶片前倾角风能利用系数

IDDES方法模拟风切变下大型水平轴风力机流场特性

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西华大学学报（自然科学版） 2024年第1期43卷 78-86页

作者：杨从新张宇婷岳念西兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050

为研究风切变条件下大型水平轴风力机流场特性,以NH 1500 kW大型水平轴风力机为研究对象,运用计算流体力学中模拟流场精度较高的IDDES(改进延迟分离涡)方法,分析流场内瞬时速度分量、脉动速度和风力机输出功率。结果表明:风轮平面周围... 详细信息

为研究风切变条件下大型水平轴风力机流场特性,以NH 1500 kW大型水平轴风力机为研究对象,运用计算流体力学中模拟流场精度较高的IDDES(改进延迟分离涡)方法,分析流场内瞬时速度分量、脉动速度和风力机输出功率。结果表明:风轮平面周围流场速度波动大,轴向速度在风轮旋转边界以外的区域会增大,在旋转边界以内的区域会亏损;脉动风速频谱特性在低频区与风轮转频的整数倍相关,风力机功率呈余弦形式输出并满足湍流谱特性。

关键词：水平轴风力机数值模拟 IDDES方法流场特性

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水平轴风力机叶片疲劳载荷的计算分析

太阳能学报 2013年第5期34卷 902-908页

作者：陈严张林伟刘雄叶枝全汕头大学能源与环境科学研究所汕头515063

研究水平轴风力机在随机风载荷作用下结构动力响应的数值分析方法,建立基于Palmgren Miner线性累积损伤理论的等效疲劳寿命估计方法。以叶片为研究对象,利用有限元数值分析方法,求得其在随机风载作用下的位移、速度、加速度及应力等。... 详细信息

研究水平轴风力机在随机风载荷作用下结构动力响应的数值分析方法,建立基于Palmgren Miner线性累积损伤理论的等效疲劳寿命估计方法。以叶片为研究对象,利用有限元数值分析方法,求得其在随机风载作用下的位移、速度、加速度及应力等。用雨流计数法统计循环参量,将工作循环下的应力水平等效成对称循环下的疲劳载荷谱。并将疲劳载荷通过FE-SAFE疲劳分析模块分析有限元模型的疲劳特性。以某1.5MW水平轴风力机叶片为例,编制Matlab等效疲劳载荷计算仿真程序,并在ANSYS中分析其疲劳特性。

关键词：水平轴风力机疲劳载荷雨流计数法疲劳特性

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水平轴风力机叶片优化设计方法

太阳能学报 2016年第5期37卷 1107-1113页

作者：杨阳李春缪维跑叶舟上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为避免风力机叶片设计陷入局部最优解,通过Bezier参数化曲线定义叶片弦长及扭角分布规律,采用遗传算法优化曲线控制点位置,以年发电量最大为优化目标,全局寻优叶片外形参数,并与Wilson设计叶片比较。分别计算两种设计叶片在额定风况及... 详细信息

为避免风力机叶片设计陷入局部最优解,通过Bezier参数化曲线定义叶片弦长及扭角分布规律,采用遗传算法优化曲线控制点位置,以年发电量最大为优化目标,全局寻优叶片外形参数,并与Wilson设计叶片比较。分别计算两种设计叶片在额定风况及变风况下的气动性能,结果表明:通过遗传算法设计的叶片弦长、扭角更小;额定风况下,遗传算法设计叶片推力系数更小,最大功率系数更大;变风况下,两种设计叶片输出功率相差不大,但Wilson设计叶片的叶根弯矩和风轮推力更大,整个工作风速区平均为4.7%和7.3%。

关键词：水平轴风力机叶片气动优化遗传算法

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水平轴风力机偏航气动性能分析

工程热物理学报 2018年第5期39卷 985-991页

作者：叶昭良王晓东康顺华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室北京102206

基于计算流体力学方法(CFD),采用带Gamma-Theta转捩的T-SST湍流模型,对NREL PhaseⅥ风力机在9个偏航角的气动特性进行了全三维非定常数值模拟。计算的功率与实验值吻合较好。提取了叶片截面翼型几何攻角和有效攻角,分析了不同偏航角下... 详细信息

基于计算流体力学方法(CFD),采用带Gamma-Theta转捩的T-SST湍流模型,对NREL PhaseⅥ风力机在9个偏航角的气动特性进行了全三维非定常数值模拟。计算的功率与实验值吻合较好。提取了叶片截面翼型几何攻角和有效攻角,分析了不同偏航角下风轮的功率、推力,以及叶片沿展向各截面压力分布和法向力载荷系数的变化规律。偏航工况下,在旋转周期内,风轮功率、推力呈现2P波动性质,叶片气动载荷沿旋转方向呈现余弦交变性质。轴向来流工况时,叶片绕流的三维效应不明显。随着偏航角增大,三维迟滞回环越来越明显,且逐渐从内叶展过渡到中叶展,外叶展的迟滞效应不明显。

关键词：水平轴风力机偏航非定常数值模拟三维旋转效应

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水平轴风力机多涡格升力面涡尾迹法的研究

哈尔滨工程大学学报 2016年第8期37卷 1070-1075页

作者：王渊博李春栾忠骏上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流与传热重点实验室上海200093

针对NREL Phase VI实验双叶片水平轴风力机,采用基于多涡格升力面的自由尾迹法模拟其低风速及高风速气动性能。由于高风速失速延迟导致尾缘分离滞后,建立Kirchhoff-Helmholz尾缘分离预估模型与Du-Selig失速延迟模型耦合的三维尾缘分离... 详细信息

针对NREL Phase VI实验双叶片水平轴风力机,采用基于多涡格升力面的自由尾迹法模拟其低风速及高风速气动性能。由于高风速失速延迟导致尾缘分离滞后,建立Kirchhoff-Helmholz尾缘分离预估模型与Du-Selig失速延迟模型耦合的三维尾缘分离预估模型。计算低风速及高风速不同的偏航角工况,对比分析不同涡格数对模拟结果的影响。研究结果表明:涡格数对低风速工况影响甚小,对高风速影响很大,且采用两涡格的三维尾缘分离预估模型对法向力系数和弦向力系数的模拟最为精确。

关键词：水平轴风力机多涡格升力面自由涡尾迹涡格数偏航失速延迟尾缘分离

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水平轴风力机风轮和塔架的耦合分析

太阳能学报 2012年第10期33卷 1648-1654页

作者：陈严罗振刘雄叶枝全汕头大学能源科学研究所汕头515063

以水平轴风力机为对象,分析了风轮和塔架的动力学特性,并对风轮和塔架进行耦合,从而分析整机的结构动力学特性。叶片、塔架均为细长轴结构,将其简化为悬臂梁,利用二节点的梁单元进行划分建模。基于广义坐标系下的多自由度拉格朗日方程,... 详细信息

以水平轴风力机为对象,分析了风轮和塔架的动力学特性,并对风轮和塔架进行耦合,从而分析整机的结构动力学特性。叶片、塔架均为细长轴结构,将其简化为悬臂梁,利用二节点的梁单元进行划分建模。基于广义坐标系下的多自由度拉格朗日方程,建立其运动方程。利用模态分析方法求得固有频率和振型。并采用Newmark法计算确定载荷下的动态响应过程。以某1.5MW水平轴风力机为例,编制MATLAB仿真程序,得到该风力机的偏离位移。

关键词：水平轴风力机模态分析动态响应耦合分析

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水平轴风力机近尾迹流场数值模拟

太阳能学报 2010年第11期31卷 1485-1490页

作者：胡丹梅张建平上海电力学院能源与环境工程学院动力工程系上海200090

在水平轴风力机模型不同尖速比条件下,对风轮的近尾迹流场进行了数值模拟,获得了风轮近尾迹流场的速度分布特点、尾迹的流动发展规律等有关定量信息,为准确计算风力机的流场、载荷和气动特性等提供了参考依据。

关键词：水平轴风力机近尾迹数值模拟

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水平轴风力机静态失速特性

太阳能学报 2006年第3期27卷 217-222页

作者：胡丹梅杜朝辉朱春建上海交通大学机械与动力工程学院

采用叶片表面边界层理论分析,三维旋转流场的数值模拟以及实验风力机模型的流动测量方法对水平轴风力机的静态失速特性进行了较为系统的研究。研究表明,旋转速度使得实际三维旋转风轮翼型表面的静压分布与二维非旋转条件下翼型表面静压... 详细信息

采用叶片表面边界层理论分析,三维旋转流场的数值模拟以及实验风力机模型的流动测量方法对水平轴风力机的静态失速特性进行了较为系统的研究。研究表明,旋转速度使得实际三维旋转风轮翼型表面的静压分布与二维非旋转条件下翼型表面静压分布产生较大差别,这是造成静态失速的原因之一。

关键词：水平轴风力机边界层理论数值模拟静态失速