大型风力机多体动力学仿真下结构动态响应

为探究风力机湍流风况下结构动态响应,建立运行于以轮毂高度为参考点的全域风场中的风力机整机模型,以拉格朗日算法进行多体动力学仿真,分析叶片和塔架结构动态响应。风况模拟采用Kaimal风谱,包括不同风速以及稳态和湍流多种情况。结果表明:叶尖位移和叶根力矩挥舞方向大于摆振方向;叶尖位移集中于风轮转动频率附近;塔顶位移仅为塔架高度的0.15%~0.30%。     

水泵水轮机泵工况下近设计点驼峰现象的流动机理研究*

中高比转速水泵水轮机泵工况下近设计点驼峰严重制约了其稳定运行范围,是制约抽水蓄能电站安全与经济运行的关键问题之一。作为流动问题的宏观表现,驼峰现象必然与水泵水轮机内部的非定常流动存在密切关系。为此,基于试验和数值模拟,对水泵水轮机泵工况下可调导叶流道内的非定常流动进行研究,探究模型机泵工况下的压力脉动特性、非定流动机理及与性能曲线稳定性之间的关系。结果表明：在设计和小于设计工况下,可调导叶流道内均存在两种显著的周期性压力脉动。模型机泵工况下的流量扬程曲线在0.45~0.75倍设计流量区间内出现驼峰,频域分析清晰地揭示了以上两种压力脉动是对该驼峰存在重要影响的流动参量。     

基于有限元法的漂浮式风力机Spar平台动态响应分析

以美国可再生能源实验室(NREL)的5 MW漂浮式风力机和Spar平台为参考模型,采用有限元分析法分析了Spar平台的波浪载荷频域特性,包括对振幅响应算子、绕射力和F-K力频域动态响应分析,并对比了三种波浪谱(P-M谱、JONSWAP谱和Wen’s谱)海况下的时域响应.结果表明:Spar平台载荷峰值出现在低频波浪作用下,且响应明显,而随着频率的增大,其值逐渐减小;在P-M谱和Wen’s谱作用下的平台动态响应无明显差异,且两者的振幅和周期大致相同,而在JONSWAP谱作用下的平台动态响应最小,但其往复周期小,频率大,使得系泊系统承受较大的周期性张力.     

螺旋侧板对漂浮式风力机动态响应的影响研究

为研究螺旋侧板对漂浮式风力机动态响应的影响,建立基于Spar平台的5 MW风力机整机模型,利用有限元软件进行水动力计算,得到风力机平台在风浪流载荷联合作用下的时域和频域特性,通过与不附加螺旋侧板情况下的动态特性参数对比,探讨螺旋侧板能否对结构的运动性起到提升作用。结果表明:附加螺旋侧板后,结构的垂荡和纵摇的运动幅值和所受波浪力均得到显著抑制;与纵荡和纵摇相比,垂荡运动的幅值和所受波浪力均受到较大影响;螺旋侧板对缆索张力无明显抑制作用。     

基于预定涡尾迹法的风力机性能研究

以三叶片水平轴风力机为研究对象,建立了尾迹扩张模型,研究了叶片尾迹流动结构。涡面模型叶片无量纲环量的计算结果与经典环量数据对比,结果吻合较好。计算了根尖涡模型风轮面诱导速度随尾迹扩张系数的变化关系,得出了尖速比对气动性能的影响:推力系数与环量及尖速比成正比;对于不同环量,功率系数存在最佳尖速比。分析了尾迹扩张模型对气动性能的影响:推力系数和功率系数与尾迹扩张系数成正比,尾迹收敛参数对其影响甚微。     

光束诱导电压成像研究

在光束诱导电流（Light Beam Induced Current,简称LBIC）成像技术的基础上,我们从理论和实验上分析了光束诱导电压（Light Beam Induced Voltage,简称LBIV）成像的机理。通过建立光束诱导电压成像的理论模型,认为光束诱导电压成像的测量值是一个平衡电压值,而不是光照区域的局域开路电压,我们在一块复合分布不均匀的单晶硅太阳能电池上验证了这个结论。这为改进光束诱导成像技术奠定了基础。     

轴承油表面张力动态稳定技术及装置开发

针对轴承油使用时受水污染后遇到的油水分离的问题,对高粘度轴承油抗乳化性能进行剖析,分析了轴承油在运行时温度、油箱容积与沉淀时间、乳化层的厚度、抗乳化添加剂、界面张力等技术条件的状态关系;根据分散项系的技术特点,提出轴承油表面张力动态稳定技术,实现油水分离净化,为科学合理地使用轴承油提供了一种新的思路。     

小攻角下翼型边界层分离对数值模拟结果的影响研究

基于三维RANS方程,分别选用RNG k-ε和RSM（雷诺应力模型）两种湍流模型对NREL S809翼型进行了CFD数值模拟,得到翼型的气动性能,并对比其计算结果。结果表明：随着攻角的增大,翼型边界层会产生分离。翼型边界层分离前,两种湍流模型模拟结果与实验数据有一定误差,但基本一致。翼型边界层分离后,模拟结果与实验数据相差较大,特别是随着攻角增大,流场内湍流运动加剧,模拟结果误差也随之增大。因此,边界层的分离是影响模拟结果的重要因素。     

季节性自回归滑动平均混合模型及其在电力负荷预测中的应用

电力负荷多具趋势性及周期性特性,并非所有预测模型都与此特性相吻合,重点分析季节性自回归滑动平均混合模型的预测特性,并通过具体算例验证其同时具有趋势性及周期性特性,非常适合用于电力负荷的预测分析,同时指出自回归滑动平均混合模型受时间序列数据结构的约束较少,并通过具体算例,同灰色预测模型进行比较验证。