风力机风轮叶片振动特性分析

利用ANSYS软件,对20kW风力机的风轮叶片进行了有限元分析,得到了风力机风轮叶片上不同阶次的振动频率数据.这些数据可以为风力机运行的改善提供参考.     

一种新型双风轮风力发电装置的特性分析

利用Bin方法对一种新型的双风轮风力发电装置与同规格的单风轮风力发电装置的运行数据进行处理,得到风电机组性能评估所需要的发电功率、发电效率和功率标准差等相关参数的曲线图与直方图,并进行比较分析。结果表明:相对于单风轮风电装置,新型双风轮风力发电装置的发电功率及发电效率高,启动风速低,低风速风能资源的利用效率高,并且运行稳定。该新型风电装置的研发成功将为以后的风电研究开辟一条崭新的道路。     

大型风力发电机组动力学分析方法

本文提出了风轮叶片和塔架分别建模，应用模态综合技术分析风轮／架耦合系统动力学特性的方法。分析了孤立风轮叶片、塔架系统的振动特性与风轮／塔架耦合系统振动特性之间的变化，提出了在风轮叶片和塔架系统振动特性设计中应考虑的一些因素。     

双离心风轮在离心风道中的研究及应用

本文提出双离心风轮结构在离心风道系统中的研究及应用,通过对双层离心风轮中内风轮叶形渐开角度、内外风轮的设计间距大小,以及内风轮叶片多少的对比试验,探索双层离心风轮在外层离心风轮不变的情况下,内风轮叶形渐开角度,内风轮与外风轮间距及叶片多少对单层离心风轮的影响,寄希望通过离心风轮结构的创新设计,提升整机的舒适性及性能指标。     

城市环境Savonius风轮地面效应数值模拟

为了利用城市环境中的风能资源,提出一种卧式安装在屋顶的Savonius风轮。通过数值模拟方法研究Savonius风轮地面效应,研究了间隙比(风轮离地高度H与风轮旋转直径D_R的比值)对风轮气动特性的影响,并分析了风轮的雷诺数效应和尾流特性。计算结果表明:地面效应影响风轮的气动特性;在间隙比H/D_R=0.4时,风轮的启动性能最优,相比未受地面效应影响的风轮,其扭矩系数和功率系数得到明显的提高,较高功率系数对应的尖速比区间得到拓宽,尾流速度亏损恢复需要更长的距离;雷诺数的增加有助于提高风轮的气动特性。     

风电场安全运行中的低温影响效应试验测试

极度低温环境会对风机组性能造成破坏而使风电场的运行不稳定。分析极度低温可能会对风电场运行造成的影响;选取Vestas80-1800型号风电机作为研究对象,通过仿真实验来探究极度低温与风电场安全运行之间的关系。仿真结果表明：当叶片前缘无冰凌或存在少量冰凌时,风轮工作效率随轮毂高度处风速增加而增加,风速达到13 m·s-1时会出现平缓状态,且风轮工作效率高达82%;若冰凌附着20%,则随着风速增加,风轮效率也会缓慢增加,当轮毂高度处的风速增加为15 m·s-1时,风轮功率随风速增加而下降,且风轮最高工作效率为61%。当昼夜温差逐步增大时,非密集区域的电效应系数为55～95,而密集区域的电效应系数为50～70。在风电场电流稳定性分析中,当温差达到60℃时,电流可达到1.7 A,机组发电受到影响。可采取一定安全措施,为风电场在极度低温条件下的安全运行提供保障。     

风力发电技术

风能是一种取之不尽、用之不竭的清洁、可再生能源。随着工业的发展，地球上不可再生能源（矿物燃料）消耗加剧，其产生的废气、废水、废渣等造成环境污染，生态失衡。因此清洁、可再生的风能为世人所瞩目，２１世纪将出现太阳能———风能时代。风力发电是用一种机电能量转换装置将风能转换成电能。其原理是：天然风吹转叶片（形如风轮），带动发电机的转子旋转而发电。常见风力发电机的风轮为水平轴、三叶片，分为定转速与变转速、定桨距与变桨距等几种类型。叶片的直径随单机发电容量的增大而加长。目前世界上最大的旋转叶片的直径达６６…     

风力机叶片优化设计的探讨

本文介绍采用修改的Wilson方法对国外大型600kW风力机风轮叶片进行反设计，探讨出在Wilson方法下的优化设计方法。当风力机叶片弦长采用优化设计时，能够在低风速高尖速比下提高风能利用效率。     

风电机组挠性组件三维多实体仿真

本文提出风力发电机组动力状态仿真的一个新的方法与例证。主要包括风电机组挠性组件(如风轮与塔架)的完整的三维模型的多实体仿真。由于用多实体仿真(MBS)及有限元件法(FEM)减少了标准方法的分析，仿真模型避免了程序设计错误。在发电机内任何重要点的运动与作用力，都可以用三维动画图形成先进的分析结果清单来表述。三维动画保证了可靠性的简单检查。计算示例考虑了整个风轮叶片及塔架结构的有限元件法及他们的挠性特征。实现了所有构造元件(风轮，传动轮系，齿轮箱及发电机)的惯性作用，模拟了节距控制与偏航控制及发电机特征力矩。计算了导出风速，局部气流的相互作用及叶片与塔架的振动。先进的三维仿真可对正常运行及极端支荷进行安全、逼真的预报。     

美国让德公司Z—50型变速风力发电机简要技术说明和数据

让德公司Ｚ－５０型风力机是三桨叶,上风式,主动偏航,主动气动控制调节的风力发电机,具有功率／力矩控制能力,风轮利用叶片桨距调节和变速运行,在所有风速下获得最佳的功率输出,变速运行将从风轮到动力传动系统的功率和力矩尖峰值减少至最低程度,从而增强长期可靠运行能力。     

关于小型风力发电机组匹配特性的考虑

对于小型直联式风力发电机组的风轮与发电机性能的匹配是非常重要的。在确定了风轮的直径、叶片的叶形和个数的情况下,风轮的输出功率与风速的关系曲线如图所示。图中,曲线1为风轮的最     

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。     

爬壁机器人永磁吸附装置的优化设计

为满足水轮机叶片修复对爬壁机器人负载能力和运动灵活性的要求,设计了一种具有强吸附能力的永磁吸附装置.吸附装置吸附于水轮机叶片表面时,吸附装置和叶片表面之间有一定的气隙(非接触的),以减小爬壁机器人的运行阻力.非接触吸附装置由多个吸附单元组成,吸附单元之间按照一定方式进行耦合,吸附单元由永磁体和轭铁组成.运用有限元方法,建立吸附装置磁场数值计算模型,对吸附单元关键结构参数及吸附单元间耦合方式进行了分析和优化设计.实验结果表明,该吸附装置在气隙为6.2mm的情况下能提供2400N的吸附力,吸附装置自重小,吸附能力强,适用于曲率半径在1.5m以上的导磁壁面.     

大厚度CARDC-22翼型的设计和风洞试验研究

给出了中国空气动力研究与发展中心设计的适用于兆瓦级风力机叶片的大厚度、高雷诺数、高升阻比的CARDC-22翼型,并对该翼型进行了理论计算和风洞实验,获得了翼型在不同雷诺数下的气动性能及其在大攻角下的失速特性,实验结果和理论计算基本相吻合。研究结果表明：CARDC-22翼型在a=16°,最大升力系数Cymax=16066,尤其是,当攻角a=8°时,翼型的最大升阻比Kmax=134,说明气动中心设计的CARDC22翼型,完全适合于兆瓦级风力机叶片所需的翼型,同时该翼型气动力特性完全能够与国外翼型相媲美。     

水平轴风力机风轮气动性能数值模拟

以某上风向定桨水平轴风力机风轮为研究对象进行数值模拟,采用不可压N-S方程和k-?棕 SST两方程湍流模型,数值模拟了不同风速下风力机风轮的流动特性。结果表明：随着风速的增大,靠近叶片中部截面最先发生失速。在此基础上,分析了叶片整体的压力与速度分布。     

面向风电机组有功功率控制的风轮变速运行模式比较研究

电力系统迫切需要风电机组(简称风机)从最大功率点跟踪控制转变为支撑电网二次调频的有功功率控制(active power control,APC)。延续最大功率点跟踪控制的设计思路,现有风机APC控制研究大多基于系统稳态的视角,将风机控制到稳定平衡点,在稳定平衡点处响应电网指令和维持机电动态稳定。但面对湍流风速,大惯量风轮实际上处于不断变速的动态过程中,而非持续运行在稳定平衡点处,对APC控制性能造成不容忽视的影响。为此该文从现有风机APC控制策略中归纳出两种风轮变速运行模式：主动变速和被动变速,两者对应于截然不同的变速机理和动态过程。运用频域分析和实验数据分析,比较了两种变速运行模式在功率指令响应性能、传动链载荷及变桨执行机构疲劳载荷方面的差异。结果表明,被动变速放弃了对稳定平衡点的跟踪,利用风轮惯性响应缓冲风速波动,更适用于湍流风速场景。该文工作为风机APC控制设计与性能优化提供了风机运行机理方面的基础。     

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。     

对变桨距及定桨距风轮气动性能与功率控制方式特点的分析

本文通过对变桨距及定桨距风轮气动性能与功率控制方式特点的分析与研究，可结合风电场的实际情况，及时分析和合理应用，寻找风力机在安装运行中的问题，扬长避短，能够有效的提高风机的发电量。     

风力发电机组旋转湍流风场数值模拟

为准确得到风轮旋转效应对风力发电机组湍流风速脉动分量的影响,推导了旋转Fourier自谱和互谱。分析了风轮旋转效应通过相干函数和相位延迟体现的物理本质,提出了引入相位延迟参数的旋转Fourier自谱和互谱。以旋转Fourier自谱和互谱的模构建旋转谱矩阵,对其进行Cholesky分解,将相位延迟引入谱表现方法中实现风力发电机组湍流风场的模拟。最后,结合某1.5MW三叶片变桨距风电机组进行纵向脉动风速时程的数值模拟,并对计算功率谱与目标谱进行了校核,证明该文算法可以更为准确地模拟作用在风轮旋转叶片上的脉动风速时程。     

风能资源的开发利用(续二)

三、风轮的基本理论1.风能利用系数当叶片式风轮受到空气流的冲击而转动时,空气流不断流向和穿过风轮,形成一般射流。在风轮后面的气流(称为尾流)随风轮的转动而旋转,流动情况十分复杂。为了使问题简化起见,我们假设不可压缩,无粘性的空气流在整个轴向流动中没有旋转流动,并作为一元流动处理。再将风轮理想化,忽略它在流动方向的长度,即将转动的叶片风轮面当作一个平面。