风力机叶片静力测试与分析

利用风力机叶片动力特性实验台测试了风力机叶片在载荷作用下的形变特性，通过改变加载力的大小和加载位置进行多组实验，计算各个截面的弯矩；通过实验和有限元静力分析找出了风力机叶片主要承力部件，对风力机叶片的设计和制造提供了参考依据，对提高风力机的总体性能和优化设计具有重要意义。     

风力机叶片的分段直前后缘设计技术与应用

目前风力机叶片的气动设计方法主要依据简化风车模型与Glauert旋涡理论,但这两种方法得到的叶片在叶根及叶尖弦长过大,在叶根附近扭曲严重,对整体性能及加工制造不利。文章在Glauert旋涡理论设计方法基础上,给出了一种前后缘分段直线化设计技术及其在风力机叶片的气动外形设计中的应用。利用该技术对1MW风力机叶片进行气动设计与计算,得到了风力机在浆矩角可调及风速变化情况下的气动性能预测结果,为风力机叶片多参数化建模及优化设计方法奠定了理论基础。     

影响风力发电机组功率曲线变化的主要因素

通过对风力机实际运行数据的分析，发现影响定桨距失速调节型风力机输出功率下降的两个因素：叶片污染，叶片安装角偏小，提出在空气密度低的地区采用调节叶片安装角的方法解决风力机输出功率下降的问题。     

影响风力发电机组功率曲线变化的主要因素

通过分析风力机实际运行数据，发现影响定架距失速调节型风力机输出功率下降的两个因素：叶片污染、叶片安装角偏小。提出在空气密度低的地区采用调节叶片安装角的方法解决风力机输出功率下降的问题。     

风力机叶片随机风载计算

风力机叶片暴风荷载计算是叶片结构设计的一个重要工况，工程上常采用静力学方法计算，但不能保证叶片结构所具有的可靠度。本文采用随机振动方法分析叶片在停车状态受阵风脉动作用的动力响应。叶片简化为悬臂梁，应用Davenport风谱模型，给出了叶片位移和弯矩响应功率谱，以及叶片的极值响应和阵风因子。文中通过120kW、30kW风力机叶片的计算，讨论了风剪、气动阻尼、系统频率对响应的影响，同时对几种暴风工况荷载计算公式作了评价，本文介绍的方法用于风力机叶片结构设计。     

垂直轴风力机三维气动性能的数值模拟及分析

为深入了解直叶片垂直轴风力机的气动性能,并为垂直轴风力机优化设计提供思路,采用Fluent中的滑移网格技术对垂直轴风力机的流场进行了三维数值模拟。文中分析了该垂直轴风力机风轮流场的变化、风轮同一时刻不同截面处的流场分布特点、同一叶片在一个周期内处于不同相位角时的速度分布特性,并利用力矩系数的监测值及相关计算公式得出该风力机的风能利用系数。得出了垂直轴风力机进入稳定状态后流场变化具有周期性,尾流区域不断变窄,流场分布与所处相位角有关等结论,并在分析的基础上提出了一种在结构上可能具有更优潜质的变形垂直轴风力机。     

风剪切和动态来流对水平轴风力机尾迹和气动性能的影响

对风剪切和动态来流情况下NREL Phase VI风力机尾迹结构和气动性能进行计算。计算方法采用基于Weissinger-L升力面模型和时间推进自由尾迹模型的涡尾迹方法。应用所建立的方法对轴流工况时风力机的气动性能进行计算,并与实验数据进行比较,验证了模型的有效性。之后对不同来流风,包括稳态风剪切、极端垂直风切变和极端运行阵风时风力机的尾迹结构和气动性能进行计算。结果表明,风剪切使得叶片在旋转周期内经历变化的风速,导致尾迹结构不对称,叶片载荷随时间周期性波动;非稳态来流时,尾迹结构非对称性更明显,载荷波动更大,风力机疲劳载荷增加。计算结果能够为风力机优化设计提供支持。     

风力机叶片三维气动特性分析

应用FLUENT软件,采用三维计算流体动力学(CFD)方法对水平轴风力机叶片进行三维气动分析,得到不同风速下的功率曲线、各截面的压力分布图和叶片三维压力分布图,并与叶素动量理论(BEM)计算结果进行对比。结果表明大功率风力机叶片气动性能计算采用三维CFD理论更能反映叶片的实际工作情况。     

垂直轴风力机叶片翼型的气动性能分析

风力机叶片翼型的气动性能决定了风力发电机组的功率及载荷特性,不同形状类型的叶片翼型具有一定的气动性能规律。为了提高风力机性能,以垂直轴风力机 NACA4409叶片翼型为例,采用XFLR 5程序对其气动性能进行数值模拟分析,结果表明选择适当的叶片翼型相对弯度对提升叶片翼型的气动性能效果显著。对高升力叶片翼型作为垂直轴风力机叶片翼型的可行性的探讨,结果表明,叶片翼型在正迎角范围内,气动性能优异,而在负迎角下的气动性能不理想。     

大型风力机叶片模态测试与分析

利用建成的大型风力机叶片的振动特性分析装置,用测力法和不测力法对风力机叶片进行模态试验及分析,测试了风力机叶片的模态参数（固有频率、阻尼和振型）,得到了叶片的振动特性。采用共振法将偏心电机和变频器连成一体作为激励源测试了叶片的固有频率,实验验证了单叶片的危险运行频率。对大型风力机叶片模态试验及分析提供了可靠的实验装置和试验方法,对风力机叶片动力学特性分析提供有力工具。     

垂直轴螺旋型风轮-光伏电池互补发电装置

提出一种新型的垂直轴式阻力差螺旋型风轮-光伏电池互补智能化控制发电照明系统。风力机由相互缠绕的两螺旋面叶片构成，通过优化螺旋面的曲率、螺距、风轮高度等几何参数，优化设计风速下风力机的叶尖速比值，提高了风能利用率；通过智能化控制不同风速下的风-光互补性能，提高了灯具的整体节能水平与智能化控制效果，延长了蓄电池的使用寿命。该垂直轴螺旋型风轮－光伏电池互补发电技术可向偏远村落、海岛渔民供电等应用领域拓展。     

基于逆向工程的风力机叶片实体建模研究

基于逆向工程技术对风力机叶片实体进行建模。应用三维数字化激光扫描测量技术,采集叶片实体表面点云,在对数据点云进行预处理后,采用NURBS 曲面拟合方法,实现叶片实体模型的重构,进而为风力机风轮气动性能及风洞试验方面的研究提供所必要的叶片实体模型。     

风力机叶片流固耦合计算分析

流固耦合条件下风力机的叶片变形及振动分析对大型风力机的安全具有重要意义。采用k-SST紊流模型和滑移网格技术,对美国国家可再生能源实验室5 MW海上风力机叶片进行了流固耦合计算分析。结果表明:叶片在额定风速流固耦合作用下会发生挥舞方向、摆振方向变形和扭转变形,越接近叶梢,叶片变形就越大而且变形呈非线性分布,而在叶片中段容易出现应力集中区;考虑叶片流固耦合作用时叶片所受到的持续平均气动力略大于未考虑叶片流固耦合作用时的情况;叶片流固耦合作用使叶片气动攻角、扭矩增大;而叶片攻角增大是导致叶片扭矩增大的主要原因。     

基于柔性多体动力学的风力发电机固有振动频率研究

水平轴风力发电机大型化、柔性化的发展趋势使得基于小变形假设的线性分析方法不再合理。大型风力机柔性叶片和塔架的耦合振动加剧,需采用整机模型对其进行分析。基于柔性多体动力学理论,采用刚体有限元方法建立了风力发电机的整机结构动力学模型,该模型不受几何变形量大小限制,能够对风力机在各种情况下的整机振动进行分析。模型结果与其他程序进行了对比,证实该文模型的精度比模态方法更高。研究了叶片和塔架在耦合与非耦合状态下整机的固有振动频率,结果表明:在整机状态下塔架和叶片的部分高阶频率发生了变化,系统中有新的耦合振动频率产生,这意味着用单个柔性部件的固有频率去评估整机的振动是不可靠的,对于大型风力机必须采用整机模型。     

关注风力机转子叶片试验

为保证风力机转子叶片的正常运行，应注意风力机转子叶片试验。包括转子叶片的疲劳试验，疲劳试验的监测，红外线热成象探伤，转子叶片振动表示的状态形式及转子叶片的静态试验。     

大型风力机塔筒三维有限元分析

本文采用三维有限元方法,对1.5MW风力机塔筒进行了静强度分析和模态分析,计算了塔筒在极限载荷下的静强度特性,讨论了用于风力机塔筒模态分析的有限元模型的建立原则和方法,针对塔筒的前两阶固有频率,进行了塔筒与风轮、发电机的共振安全性分析,并且分析了地基刚度、塔顶质量对塔筒固有频率的影响,从而为风力机塔筒的优化设计提供了依据。     

基于人工神经网络与遗传算法的风力机翼型优化设计方法

开发风力机专用翼型是风电技术中的一个关键问题,高升阻比翼型的优化设计方法是目前风力机空气动力学的重要研究课题。该文建立了多运行工况下升阻比最高的风力机翼型优化设计方法,运用Bezier函数建立了翼型的数字化参数表征方法,根据完全析因试验设计方法选取了翼型族的设计空间,利用计算流体力学方法获得了每个翼型样本的气动性能参数,采用人工神经网络和遗传算法相结合的现代优化方法数值求解了优化命题。基于上述模型对FX 63–167翼型进行优化改进,重点研究风力机翼型在3种运行工况点下的气动优化设计命题及其求解方法。计算表明优化后翼型具有更佳的气动特性,各工况点下的升阻比均有所提高,验证了该优化方法的合理性、可行性。     

国外科技信息

国外科技信息▲利用海洋风力发电的新型风力机在距海岸２～３ｋｍ的海面上风力实际上变化不大。英国在其西部的布里斯特尔湾安装了２００台新型风力机。这种风力机在结构上与以往的风力机不同，它的垂直转轴使叶片能够利用来自任何方向的风力。叶片直径２５ｍ，由碳素纤维...     

风力发电机叶片数值模拟综述

CFD技术是目前风力机领域的研究热点,在风力机叶片设计中也获得越来越广泛的应用。本文介绍了风力机叶片的BEM理论、风洞实验、外场实验以及CFD数值模拟等四种研究方法,总结了CFD技术在风力机叶片设计中的应用,重点阐述了CFD数值模拟过程及相应软件的使用经验,以期对风电设计人员有所帮助。     

大型风力机叶片翼型的气动特性分析

翼型是风力机叶片的核心要素。应用FLUENT软件对大型风力机叶片的翼型进行气动特性分析,将计算结果与试验结果进行对比,验证并修正软件模型和相关参数。所采用的方法可以应用于其它翼型的气动特性分析。