风速对垂直轴风力机风轮气动性能的影响

不考虑连杆和转轴以及叶尖损失的影响,采用雷诺平均Navier-Stokes方程和k-ωSST湍流模型对直叶片垂直轴风力发电机风轮进行二维数值模拟,考虑风轮处于不同来流风速时,三叶片与五叶片风轮流场分布及压力场分布的异同。为后续研究提供良好的指导方向。     

双叉式叶尖结构风力发电机的设计与外特性分析

采用Wilson设计法,选择NACA4412翼型,应用MATLAB软件设计了300 W双叉式叶尖结构风力发电机。应用Profili软件生成风力发电机叶片截面,应用Unigraphics软件进行三维建模,并通过三维加工设备进行叶片制作。在B1/K2型低速直流风洞中进行双叉式叶尖结构风力发电机的外特性测试,与未改型叶尖结构风力发电机进行对比,表明双叉式在6 m/s、8 m/s、10 m/s三种来流风速下输出功率依次提高14.15%、4.60%、6.84%,确认叶尖结构具有良好的气动性能。     

垂直轴阻力型风力机平均功率计算及分析

垂直轴阻力型风力机可用于风力发电及风速测量,在实际应用中较精确计算风力机功率对进行风能利用评价和风力机站构设计都是至关重要的.本研究通过风力机叶片受力情况分析,给出了风力计算公式和平均功率计算公式,运用Matlab工具具体计算了一小型风力机实例,初步分析了功率与风速、叶片阻力系数等关系,得出了相应的阻力型风力机叶尖速比.分析表明垂直轴阻力型风力机的风能利用率不高,但结构简单、适应性较强.     

一种新型垂直轴风力机的气动性能分析

传统阻力型垂直轴风力机具有结构简单、低风速启动、成本低等优点,但其风能转换效率较低。为改善传统阻力型风力机的风能转换效率,基于仿生原理提出了一种新型叶片结构的风力机,其结构设计借鉴了鱼脊线结构和Savonius型风力机的叶片结构的特点。通过二维数值模拟方法研究两种风力机的气动特性,并对两种风力机进行对比分析。结果表明,在风速8m/s条件下,新型风力机的扭矩和效率系数优于传统Savonius型风力机,且在较低叶尖速比时达到最高效率,该风轮的三叶片结构布局可引导气流进行二次驱动,从而实现风能转换效率的提升。     

新型双转子永磁风力发电机的理论研究

是对新型双转子永磁风力发电机的理论研究。通过对双转子电机的结构化创新,及其运行机理的分析,提出一种在风力发电方面具有明显优势的双转子永磁风力发电机。该新型风力发电机能够大大降低启动风速,加宽了极限工作风速范围,提高了风能利用率。文章通过对风力机数学模型的分析还介绍了基于最佳叶尖速比的最大功率点跟踪控制模式,并对电机永磁体的选择进行了比较分析。最后,文章提出了该新型风力发电机目前存在的不足及改进方向。     

测试技术在风力发电机中的应用

风能是一种清洁环保的可再生能源,已经在世界范围内得到了高度重视。风力发电机测试技术是提高风力发电机运行效率及可靠性、降低运行成本的保障,对促进风力发电技术的发展起到十分关键的作用。介绍了几种常用的风力发电机叶片测试方法、风速测量方法及振动测试方法,对各测试方法的特点进行了分析。概述了风力发电机叶片测试技术、风速测量技术及振动测试技术国内外的应用现状,并在此基础上展望了风力发电机测试技术的发展趋势与研究方向。     

风力机叶片单向流固耦合分析

对风力涡轮机叶片在指定的流场压力场下的变形提出一种新的分析方法。利用多重参考系模型,研究叶片表面的受力和叶片周围流场的变化,对风力涡轮机叶片进行单向流固耦合分析。叶片在12m/s风速下的数值模拟结果显示叶尖部分压力最大。该方法既能真实模拟叶片运行时的状况,又能节省计算时间,提高效率。     

双叉式叶尖结构对风力发电机叶片固有频率影响的试验研究

在风洞实验室进行模态试验与风洞动频试验,研究双叉式叶尖结构对风力发电机叶片固有频率的影响。在研究中发现,双叉式叶尖结构叶片的固有频率在低阶时有减小的趋势,在高阶时有增大的趋势。振型图显示,双叉式叶尖结构可将未改型叶片的一部分扭转振型变为挥舞振型,并且明显改良了未改型叶片前缘出现的扭转振型。动频数据显示,双叉式叶尖结构可以调整风轮动频曲线的走势,使风轮进入共振区的时间缩短。通过研究确认,双叉式叶尖结构能够有效改良风力发电机叶片的固有频率等参数,为后续风力发电机叶片的减振研究奠定了基础。     

风力发电机叶片振动特性有限元分析

风力发电机叶片是一种细长的弹性体结构,运行时容易发生振动和变形,严重影响风力发电机的平稳运行。运用有限元数值方法研究风力机叶片的振动特性,利用模态分析法研究了叶片的静频和动频特性,获得了叶片的前6阶振动频率和相应振型。表明挥舞和摆阵是叶片的主要振动形式;在一定来流风速和转速作用下对叶片进行有预应力的振动特性分析,获得了风速与转速的变化对叶片振动频率的影响规律。利用谐响应分析法研究在最大风压与转速作用下叶片的振动特性,获得了最大受迫载荷作用下,叶片位移频率响应的变化规律。     

复合材料风力发电机叶片的流固耦合分析

为研究风力发电叶片在工作过程中的应力状态和变形情况,以某一水平轴风力发电机的风轮叶片模型为研究对象,运用Ansys Workbench软件平台中的流体力学计算软件CFX,对不风速和叶厚下的复合材料风力发电叶片进行了流固耦合数值模拟,并对不同工况下叶片的应力及变形情况进行了分析比较。结果表明:叶片上距离叶根约2/3叶高处有明显的应力集中,容易发生疲劳断裂;且叶尖部位有较大变形。模拟计算结果与工程实际相一致,可对工程实际中风力发电叶片的设计和制造提供一定的指导。