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偏航和风切变下风力机气动特性的研究

太阳能学报 2015年第5期36卷 1105-1111页

作者：陈晓明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

采用基于滑移网格技术的三维非定常CFD方法,以TJ?REBORG和NREL Phase VI风力机为例,数值模拟轴向均匀来流条件下风力机气动性能的变化规律并与实验值进行比较,确定该方法的可靠性。在此基础上探讨风切变以及偏航条件下水平轴风力机风轮... 详细信息

采用基于滑移网格技术的三维非定常CFD方法,以TJ?REBORG和NREL Phase VI风力机为例,数值模拟轴向均匀来流条件下风力机气动性能的变化规律并与实验值进行比较,确定该方法的可靠性。在此基础上探讨风切变以及偏航条件下水平轴风力机风轮的气动特性,分析其影响规律、叶片旋转平面附近流场中的流动细节及尾迹的变化。

关键词：水平轴风力机气动特性风切变偏航

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偏航工况下水平轴风力机气动性能数值分析

太阳能学报 2019年第3期40卷 628-634页

作者：戴丽萍周强姚世刚康顺王晓东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),通过求解URANS方程与SST湍流模型,对Tj?reborg 2 MW风力机风轮在偏航角0°、10°、30°工况下的气动特性进行计算,结果表明数值计算的功率与实验值吻合较好。分析不同偏航角下风轮的功率、推力、叶片各截面... 详细信息

基于计算流体力学方法(CFD),通过求解URANS方程与SST湍流模型,对Tj?reborg 2 MW风力机风轮在偏航角0°、10°、30°工况下的气动特性进行计算,结果表明数值计算的功率与实验值吻合较好。分析不同偏航角下风轮的功率、推力、叶片各截面切向力、法向力载荷和压力分布的变化规律。偏航工况下一个旋转周期内风轮功率、推力呈现3P波动性质,叶片气动载荷沿旋转方向呈现正弦交变性质,最大载荷发生在方位角90°附近区域。

关键词： Tjaereborg风力机叶片偏航气动性能数值模拟

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偏航尾迹特性及对下游风力机的影响研究

太阳能学报 2018年第9期39卷 2462-2469页

作者：缪维跑李春阳君上海理工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

通过非定常CFD方法模拟在大气边界层影响下2台串列布置的全尺寸5MW风力机组，研究使用尾迹的偏移效应及其对下游风力机的影响。结果表明：上游风力机偏航30°可有效提高风场全局发电量；速度场分析显示偏航风力机的尾迹在传播过程中逐... 详细信息

通过非定常CFD方法模拟在大气边界层影响下2台串列布置的全尺寸5MW风力机组，研究使用尾迹的偏移效应及其对下游风力机的影响。结果表明：上游风力机偏航30°可有效提高风场全局发电量；速度场分析显示偏航风力机的尾迹在传播过程中逐渐扭曲，尽管尾迹中心偏移距离与经验模型吻合，但功率曲线表明该尾迹经验模型或低估了偏航尾迹对下游风力机的影响。

关键词：偏航尾迹偏移风场功率输出 CFD

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基于参数辨识的风电偏航系统控制器设计

太阳能学报 2018年第12期39卷 3528-3535页

作者：杨荣峰于雁南俞万能马昭胜徐殿国苏勋文集美大学轮机工程学院厦门361021 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

风电偏航系统控制器设计需要考虑传动轴系动力学特性,而这些参数往往不易获得且具有时变性。为此该文通过参数辨识的方法,建立偏航转速控制系统的自回归模型,得到系统的传递函数及频率响应等特性,并以此为基础优化偏航系统PI(proportion... 详细信息

风电偏航系统控制器设计需要考虑传动轴系动力学特性,而这些参数往往不易获得且具有时变性。为此该文通过参数辨识的方法,建立偏航转速控制系统的自回归模型,得到系统的传递函数及频率响应等特性,并以此为基础优化偏航系统PI(proportional integral)控制器参数,提高偏航控制系统的静动态特性。引入2种参数优化方法,即基于Ziegler-Nichols和最小平方优化的PI参数整定方法,仿真结果说明基于参数辨识的最小平方优化PI整定方法能获得较好的静动态性能,该方法实用性强,提高了风电机组控制的智能化水平,可用于风电机组控制参数的自动调整。

关键词：风电控制器参数辨识偏航

基于FlowVision的水平轴风力机偏航气动性能研究

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工程热物理学报 2014年第9期35卷 1758-1761页

作者：陈晓明康顺左薇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 华北水利水电大学电力学院郑州450011 西安现代控制技术研究所西安710065

为了能够准确的分析偏航条件下风力机的气动性能变化规律,本文应用FlowVision模拟了轴向来流和偏航下水平轴风力机气动性能的变化规律,并以TJ(?)EREBORG风力机为例进行验证,确认了数值分析的可靠性;在偏航风速条件下,数值计算结果可以... 详细信息

为了能够准确的分析偏航条件下风力机的气动性能变化规律,本文应用FlowVision模拟了轴向来流和偏航下水平轴风力机气动性能的变化规律,并以TJ(?)EREBORG风力机为例进行验证,确认了数值分析的可靠性;在偏航风速条件下,数值计算结果可以很好地反映偏航下气动特征,偏航导致叶片气动性能和载荷分布的周期性波动,波动趋势近似余弦曲线,尾迹存在较为明显的偏斜现象。

关键词：偏航 FlowVision 水平轴风力机气动性能

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风机偏航执行机构噪音剖析和预防

中国科学：技术科学 2019年第5期49卷 611-618页

作者：王耀单泽众北京京城新能源有限公司北京100040 中国民航大学航空工程学院天津300300

国内外对风机偏航噪音源的发现和解决方案有很多,但缺少原因的实用性分析和预防.针对此问题,以固体摩擦的现代理论为基础,分析实际工程中遇到的摩擦面间不平行、润滑油或脂缺失、偏航阻尼过大或过小、齿轮副轮齿损坏等状态如何改变摩擦... 详细信息

国内外对风机偏航噪音源的发现和解决方案有很多,但缺少原因的实用性分析和预防.针对此问题,以固体摩擦的现代理论为基础,分析实际工程中遇到的摩擦面间不平行、润滑油或脂缺失、偏航阻尼过大或过小、齿轮副轮齿损坏等状态如何改变摩擦面间的黏性切向力和犁削力,进而剖析产生偏航噪音的根本性原因.提出了噪音预防措施,从调节螺栓的选取、导油槽的设计,到安装过程中危险缝隙的消除,再到维护事项,将噪音消灭在萌芽状态.从运行效果看,实施预防措施的风力发电机组没有发生偏航噪音故障.

关键词：偏航噪音切向力犁削力预防

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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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偏航工况下风力机叶片绕流流场特性的探究

太阳能学报 2021年第4期42卷 493-496页

作者：牛佳佳张立茹焦雪文汪建文内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 风能太阳能利用技术教育部重点实验室(内蒙古工业大学) 呼和浩特010051

为研究偏航工况下风力机叶片绕流的流场特性,采用粒子图像测速(PIV)技术,偏航30°时在不同风速和不同叶尖速比工况下,对水平轴风力机叶片吸力面的近壁面流场进行实验研究。结果表明:沿叶片展向,从相对半径0.71 r/R~1.07 r/R位置处,轴向... 详细信息

为研究偏航工况下风力机叶片绕流的流场特性,采用粒子图像测速(PIV)技术,偏航30°时在不同风速和不同叶尖速比工况下,对水平轴风力机叶片吸力面的近壁面流场进行实验研究。结果表明:沿叶片展向,从相对半径0.71 r/R~1.07 r/R位置处,轴向平均速度和平均动能逐渐增大,最大增长率分别为22.7%和49.3%,尖速比对平均动能较轴向平均速度影响大;轴向脉动速度呈先减小后增大的趋势,在相对半径0.85 r/R附近降到最低。该文以实验测试的方法揭示了偏航工况下叶片绕流的流场特性,实验数据可为叶片制造和设计提供参考。

关键词：水平轴风力机偏航 PIV 叶片绕流轴向平均速度平均动能

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强湍流相干结构对偏航风力机叶根载荷的影响

农业工程学报 2020年第20期36卷 102-109页

作者：李德顺胡渊李仁年郭涛董彦斌李银然王清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

强湍流风对偏航状态风力机叶片的动态载荷会产生显著影响,叶片根部载荷的动态特性是影响风力机使用寿命和安全运行的关键因素。该研究采用NWTCUP(The NREL National Wind Technology Center Model)风谱模型耦合KHB(Kelvin-Helmholtz Bil... 详细信息

强湍流风对偏航状态风力机叶片的动态载荷会产生显著影响,叶片根部载荷的动态特性是影响风力机使用寿命和安全运行的关键因素。该研究采用NWTCUP(The NREL National Wind Technology Center Model)风谱模型耦合KHB(Kelvin-Helmholtz Billow)流动,构建了一种强湍流相干结构风况,利用FAST(Fatigue,Aerodynamics,Structures and Turbulence)程序计算了该风况下NREL 1.5 MW风力机在不同偏航角下的气动载荷,研究了KHB湍流相干结构对偏航状态下风力机叶根动态载荷的影响。研究表明,湍流相干结构会使风力机载荷的波动幅值和能量增加。偏航角的增大对叶根摆振力矩影响较小,但对叶根挥舞力矩影响较大,并使二者波动程度增强。湍流相干结构使叶根摆振力矩的最大值、标准差平均升高28.30%和0.64%,最小值和平均值平均降低27.28%和1.903%,叶根挥舞力矩的最大值、标准差和平均值平均升高36.27%、59.57%和2.906%,最小值平均降低114.83%。叶根载荷的小波分析表明,湍流相干结构对摆振力矩频域能量影响较小,且能量主要集中在低频段并与雷诺应力的剪应力分量(u′w′、v′w′)对应较好;对叶根挥舞力矩频域能量影响显著,且能量变化与雷诺应力的剪应力分量(u′w′)对应较好,随着偏航角的增大,叶根挥舞力矩频域能量整体升高。对叶片根部进行加固则可以有效提升叶片的使用可靠性。

关键词：风力机数值分析叶根载荷偏航强湍流相干结构 FAST 小波分析