陆上风电场建设对生态环境的影响及缓解措施

以上海崇明前卫风电场为例,简述陆上风电场施工期和运行期对生态环境影响。施工期生态环境的影响主要表现在施工场区植物量的损失。运行期生态环境的影响主要表现对鸟类活动的影响。通过落实生态保护减缓措施后,陆上风电场对生态环境的影响可以降低到最低程度。     

断层倾角对冲击地压危险性影响研究

采用FLAC3D数值模拟软件,以接触面单元模拟断层上下盘构造关系,模拟在断层地质构造下,工作面从断层下盘向断层面推进过程中,在不同断层倾角和落差下的矿山压力分布规律和断层带位移变化规律。结果表明,在正断层地质构造下,以下盘工作面开采为研究对象,距断层距离40 m处,断层倾角小于70°时,诱发冲击地压的危险性较大,当断层倾角大于70°时,冲击地压危险性有所降低。     

基于WAsP的风电场风能资源评估的应用及分析

介绍了风电场选址中风能资源评估的主要参数,介绍和分析了常用的风能资源评估软件的功能和特点,基于工程实测数据用风资源评估软件WASP8．3分析和评估了相关风能要素。     

矩形管湍流冲击射流流动与传热的数值研究

采用SIMPLE算法和RNG k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程,对雷诺数为10000和冲击高度为4倍喷管水力直径的矩形管湍流冲击射流进行了数值模拟。结果发现在冲击面附近的射流横截面上,伴随着两个反向旋转涡对的出现,形成了主流速度的两个偏心峰值。分析认为双偏心速度峰值的形成是由冲击面产生的涡量向上游截面扩散而引起的。温度场和冲击面局部№数分布的研究结果表明：射流的传热特性受流动结构的控制,采用矩形管湍流射流可以获得较大的冲击区和较均匀的冷却效果。     

三通调节阀热冲击过程数值模拟

应用CFD软件FLUENT对运行过程中的热冲击试验系统的三通阀进行了热冲击过程模拟计算,采用Realizable k-ε模型,分析了流场参数分布情况。通过模拟结果分析了承受热冲击的主要部位,针对其易磨损发生泄漏的问题,提出了优化改进方案。     

风电场中多台风力机的数值模拟

将NREL5MW风力机作为基本机型,使用致动线模型和大涡模拟相结合的数值方法,在中性大气边界层中模拟含有多台风力机的风电场.为了模拟风电场的复杂入流条件,首先模拟体积为3000 m(长)×3000 m(宽)×1000m(高)的大气边界层,并对模拟结果进行验证,结果表明:在覆盖逆温层以下,不同高度处的位温不变,平均风速满...     

汽轮机末级转子叶片流固耦合计算

对于大展弦比的叶片,流场与结构的相互作用不可忽略。本文利用商业软件CFX和ANSYS对某汽轮机末级转子叶片进行了设计和非设计状态下的流固耦合计算,对两种状态下耦合前后的流场结果进行了对比分析,叶片结构计算采用了双向与单向两种耦合方式。结果表明,非设计状态下流场对结构变形具有更强的敏感性;在稳态载荷作用下,两种耦合方式下的叶片位移、应力值差别不大。     

流道内涡街诱导弹性体振荡强化传热分析

以具有固定扰流圆柱的冲孔矩形涡流发生器通道内换热强化为研究对象,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法模拟了流道内涡街诱导弹性体振荡强化换热现象。通过对比分析流道内的流动损失E、净换热量Q和热效率因子η,研究了弹性体抗弯刚度及安装角度对通道内流体流动和换热的影响。结果表明：流体经刚性圆柱产生涡街,诱导弹性体发生振荡,尾涡在弹性体达到最大形变时从后缘脱落进入下游中,其形成的二次流不断扫掠热边界层,使得壁面附近热流体与来流冷流体相互掺混,从而有效强化换热;抗弯刚度越低,弹性体振荡位移越大,在低流动损失前提下产生的净换热量越高,从而显著提高换热效率;弹性体安装倾角为π/4、抗弯刚度为0.25时净换热量提升最显著,较常规通道提升88.5%,较刚性体通道提升82.7%;热效率因子在采用弹性体的通道内均高于刚性体情况,弹性体安装角度β为π/2时热效率因子最高,且其在弹性体任何抗弯刚度下较常规通道均有提升。     

煤层底板破坏规律的数值模拟研究——基于FLAC3D技术

叙述了国内外煤层底板破坏规律研究的现状.根据矿区实地数据资料建立模型,对不同推进距离、不同水压、不同隔水层厚度条件下的底板破坏特征进行模拟分析.     

L型叶尖小翼对风力机性能影响的研究

采用标准的k-ε湍流模型对添加L型叶尖小翼叶片与原叶片在不同风速条件下进行三维流场的数值研究。通过分析叶尖区域流场和压力分布得到:对比原叶片,L型小翼对通过叶尖的气流具有导流作用,使通过叶尖的气流变得平缓流畅,同时小翼能有效改善叶尖吸力面的气流分离,使得气流分离位置远离叶片前缘,减小压差阻力。L型叶尖小翼加大叶尖部位吸力面与压力面的压差,增大风轮转矩,使风力机出力增加。添加L型小翼后,风力机推力系数最大增幅为0.81%,风力机功率最大增幅为4.2%。     

基于MATLAB的并网风电场动态仿真

以并网型风电场为研究对象,建立了异步风力发电系统的动态数学模型,包括风速、风力机、异步发电机以及补偿电容器4部分,其中异步发电机采用三阶模型.利用MATLAB/Simulink建立了仿真系统模型,详细论述了仿真的方法和过程,并对风电场接入电力系统进行了动态稳定分析,验证了采用S函数和Simulink相结合的方法可以有效进行电力系统的分析与计算.同时对如何提高风电系统短路故障后的动态稳定性进行了研究,提出了采用x/r较小的联络线或适当提高电容器的补偿量都有助于提高短路故障后风电系统稳定性的改善措施.     

风能-流体升压节流致热效应的实验研究

依据流体节流与摩擦学原理对风能致热效应进行了研究分析与实验。在800W实验装置上，取得了3小时内工质温升近50℃的实验结果，温升曲线与理论分析计算相一致。提出的能量与换热方程，可准确预测风致热装置内工质温升并可作为其换热器的设计依据。分析指出：风力致热的能量利用率高于风力发电的值；风力致热的工质应综合考虑其粘性、定压比热、密度、节流微分效应、温度—饱和蒸汽压力值等因素后优化确定；风轮、液体泵、节流器参数的确定应兼顾额定工况风能利用率及系统的变工况性能.     

动态风工况下复杂地形风电场流场多尺度仿真

首先在秒级风速数据的基础上构建动态风速函数模拟真实风速工况,同时基于高程数据构建某真实复杂地形的三维结构图。基于格子玻尔兹曼方法并结合自适应格子排布,对复杂地形风电场非定常流场进行数值计算,得到该风电场的风资源分布。之后在典型位置布置2台2 MW风力发电机,考虑真实风力机叶片的动态旋转计算风力机及真实复杂地形在动态风工况下的流场。研究实际复杂地形和动态风速下风电场的风速分布及尾流结构演变规律。结果表明：该方法可实现对复杂地形在动态来流风速作用下的风资源分布预测,并考虑风力机小尺度尾流结构实现对真实风电场流场的多尺度仿真。     

风力机叶片涂层风沙冲蚀磨损特性的风洞试验研究

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。     

考虑流固耦合的Spar型浮式风力机涡激运动特性研究

对弹性支撑单圆柱在均匀流作用下的涡激运动特性进行数值模拟,捕捉到锁定区、拍、频率变换等现象。柱体周围流场采用Fluent求解,将4阶Runge-Kutta方法代码写入用户自定义函数(UDF)求解运动微分方程,运用动网格技术更新流场,实现圆柱与流场的非线性耦合作用。发现随着折合速度的增大,涡激运动响应可分为锁定前支、锁定区、锁定后支3个阶段,在进入锁定区前(折合速度Ur=3)横向运动响应发生拍现象,当跨过锁定区后(折合速度Ur=10)发生频率变换现象。结果表明,横向涡激运动有较大范围的频率锁定现象,频率解锁前后圆柱涡激运动轨迹由右8字形变换为左8字形。     

Spar型浮式风力机涡激运动特性及其抑制研究

为减轻涡激运动对系泊结构的疲劳破坏,提出一种波纹柱体结构,探讨其涡激运动特性及抑制机理。结构与流体的非线性耦合作用通过用户自定义函数（UDF）和动网格技术实现,运动微分方程采用四阶龙格-库塔法求解。研究发现,波纹柱体与裸圆柱结构的涡激运动特性明显不同。裸圆柱随折合速度的增加呈明显的锁定特性,而波纹柱体结构的涡激响应特性与波纹高度Hw/D相关。当波纹高度Hw/D=0.01和0.05时亦会发生锁定现象,但锁定区间较裸圆柱小,当波纹高度Hw/D=0.02~0.04时结构不再发生锁定问题。结果表明,波纹结构对柱体的涡激运动有明显抑制作用。     

基于改进D-K聚类算法的直驱型风电场动态等值建模

研究永磁同步发电机(PMSG)的低电压穿越(LVRT)特性,提出一种基于改进D-K聚类算法的直驱型风电场等值建模方法。首先,根据风电场内各台PMSG卸荷电路的导通情况对风电场进行首次分群。其次,将卸荷电路未导通的PMSG故障期间的机端电压值作为分群指标,应用改进D-K聚类算法对风电场进行聚类等值。该算法解决了传统K-均值聚类算法k值需提前给定和依赖于初始聚类中心的问题。最后,以某实际风电场为例进行仿真分析,结果表明该等值模型与传统等值模型相比能更准确地反映直驱型风电场的动态和暂态运行特性。     

风雨作用下风力机流场及气动性能分析

风雨作用下雨滴会改变风力机流场及叶片气动力,影响风力机的安全和稳定运行.以某1.5 MW风力机为研究对象,基于多参考坐标系法和欧拉两相流法,得到风雨作用下风力机流场和雨滴收集率分布;在此基础上,结合欧拉壁面液膜模型对雨滴在叶片表面的累积过程进行计算,分析叶片气动性能.计算表明:风雨作用下叶片表面雨滴收集率沿展向逐渐增大...