基于一种新的优化方法的水平轴风力机风轮设计软件

提出了一种用于水平轴风机风轮设计的软件。该软件的主要目的是为风力机设计者提供一种灵活的集成设计环境，其核心是一个水平轴风机的气动优化过程。该过程基于一种改进的叶素理论，它采用一个有限叶片的旋涡系，因此叶片数量的影响被考虑进行并可得到更精确的气动力。     

少叶片水平轴风力机风轮叶片强度的计算

分析了作用在水平轴风力机叶片上的载荷及其计算方法，按没工况推导了叶片强度的计算公式，并对计算风速选择做了说明。     

水平轴风力机风轮结构特性综合剪裁

基于静态与动态测试技术,对水平轴风力机风轮的结构特性进行了综合剪裁。在静态结构特性方面,用单点加集中荷载所得数据来综合评定受分布荷载作用的风轮叶片的强度及变形特性。为风轮叶片强度设计提供有效的判据。在动态测试方面,应用ＤＡＳ动态信号分析与故障诊断系统,对水平轴风力机的风轮叶片进行了试验模态分析,通过测量风轮叶片的振动信号,得到了风轮叶片的各阶模态分布,为风力机总机的总体优化设计提供了可靠的依据。     

水平轴风力风轮静态结构特性试验研究

提出了一种研究水平轴风力机风轮静态结构特性的测试方法,用单点加集中荷载所得数据来综合评定受分布荷载作用的风轮叶片的强度及变形特性,用于检验风轮叶片结构设计的合理性,获得在定常荷载作用下,叶片受力的危险截面,以小型水平轴风力机FD2-300的风轮叶片为例进行了试验研究。获得了该叶片的危险截面,试验证明：通过以抗弯截面系数和定常荷载作用下的截面弯矩曲线的颁上为判据进行叶片结构形状合理性分析是一种快速、实用的测试方法,可为研究风力机气动弹性稳定性和改进风轮叶片设计提供判据。     

大型水平轴风力机噪声的测量

阐述了风力机噪声的传播、衰减和针对噪声的评估准则,以及风力机噪声的测量原理。针对风力机噪声测量测点布置进行了优化,给出了风力机噪声的测量实验方案和装置,并且采用自由声场法对风力机噪声进行了测量,得出了风力机噪声和周围环境噪声之间的合成声压级。     

水平轴风力机风轮振动与噪声耦合特性的关联性研究

为了研究风力机风轮振动与噪声之间的关联性,以小型三叶片水平轴风力机为研究对象,在直流风洞中开展了风轮的模态实验和风轮振动与噪声耦合特性实验.结果 表明:风轮的固有频率不能代替风轮的振动频率;在风力机风轮离心力载荷不变、气动载荷规律增大的情况下,风轮的圆盘效应、一阶、二阶振动频率与旋转基频所对应的最大声压级、叶尖涡脱落频...     

基于压力表示法的水平轴风力机风轮气动弹性稳定性模型及应用

该文对影响水平轴风力机气动弹性稳定性的物理机理进行了分析，对国内外的研究方法进行了阐述。建立了基于压力表示法的水平轴风力机风轮气动弹性稳定性敏感性分析方法的物理与数学模型，综合考虑了风力机风轮的气动与结构参数对气动弹性稳定的影响。以600kw水平轴风力机风轮为例，对其气动弹性稳定性进行了分析与研究，获得了该风力机的气动弹性稳定性裕度和工作范围。考虑到风力机三维流动、风轮与塔架的藕合以及来流湍流和阵风等来流工况的复杂性，该分析模型目前还没有将上述因素考虑在内。若均考虑在内，则其能够提供较高的气动弹性稳定性预测精度。     

一种水平轴风轮叶片的气动设计方法

发展了两种先进的水平轴风轮叶片气动计算和设计方法－PROPGA和PROPID,PROPGA是基于最优化方法的遗传算法,用于最初的叶片选择和几何设计;PROPID是一种基于反问题的叶片气动设计方法,用于最后的叶片造型和性能预估。给出了两个实例,一个是以基础科学研究为目的实验探索用全新风轮,另一个则是用于商业生产的小型风轮。在实际风轮设计中的成功使用证明,PROPID和PROPGA是一种强有力的设计工具,两者的结合使用可以得到最佳的风力涡轮气动性能。     

水平轴风力机翼型动态失速特性的数值研究

动态失速对水平轴风力机的运行性能影响很大，大量的实验和分析显示，水平轴风力机在动态失速工况下其运行载荷将增长50～100％，而风力机翼型的动态失速特性是分析水平轴风力机动态失速特性的基础。本文应用CFD软件Fluent6．0对NREL S809翼型的二维动态流场进行了数值模拟，得到了翼型攻角在9*～31*范围内按正弦周期变化时的绕流流场。计算结果显示：动态失速下翼型的绕流流场与相同工况下的静态绕流流场有着十分明显的差别，同时也引起翼型升力、阻力系数的显著变化。     

水平轴风力机桨叶二维增升实验研究

探讨了风力机通过在叶片上加襟翼来提高桨叶气动效率、增加功率可行性的实验研究。翼型选用在风力机中应用最多的NACA63     

基于BEDDOES-LEISHMAN动态失速模型的水平轴风力机动态气动载荷计算方法

从对附着流和分离流的建模两方面阐述了Beddoes-Leishman动态失速模型.基于Beddoes-Leishman模型开发了动态失速数值计算程序,并将其集成到了现有的风力机气动载荷分析软件中.利用所开发的程序,计算了NACA 63-418翼型的动态失速特性,分析了平均攻角、衰减频率和马赫数的变化对动态失速特性的影响.仿真了一台1.5MW变速恒频风电机组的发电工况,结果表明,动态失速对风力机的动态气动载荷有极大影响,在进行动态载荷仿真时必须予以充分考虑.     

可变桨距水平轴风力涡轮混合型流场算法与性能研究

利用雷诺平均Navier—Stokes方程，采用高数值稳定性的代数Baldwin—Lomax湍流模型，模拟可变桨距水平轴风力涡轮在给定工况下全三维混合型流场，比较了计算结果与风洞试验结果，探讨了桨叶载荷分布原因，分析了风力涡轮流场主要气动特性，指出了提高风力涡轮气动性能优化方向。     

水平轴风力机静态失速特性

采用叶片表面边界层理论分析,三维旋转流场的数值模拟以及实验风力机模型的流动测量方法对水平轴风力机的静态失速特性进行了较为系统的研究。研究表明,旋转速度使得实际三维旋转风轮翼型表面的静压分布与二维非旋转条件下翼型表面静压分布产生较大差别,这是造成静态失速的原因之一。     

微分几何在水平轴恒速风力发电机系统的应用

直接利用推导得到的仿射性非线性模型,采用微分几何精确线性化理论,实现恒速风力机全局精确线性化控制,给出了反馈控制算法,并对闭环系统进行了数字仿真。     

水平轴风力机近尾迹流场结构的实验研究

在风洞开口实验段,应用PIV锁相周期采样技术测试风力机近尾迹速度场,通过分析速度场和涡量场,得到近尾迹流场结构特征。近尾迹中存在具有形态特征强烈的叶尖涡结构向下游不断传播。由风轮旋转轴向外,近尾迹的结构组成依次为中央尾迹区、叶尖涡诱导效应区和外部主流区。在叶尖涡诱导效应区内,涡流诱导效应使流场中存在明显的速度增益区和速度亏损区,且增益区和亏损区关于叶尖涡核中心对称。在研究区域内,叶尖涡向下游运动的轴向位移与尖速比成反比,径向位移与尖速比成正比,使叶尖涡诱导效应区影响范围随尖速比的增加径向扩展、轴向缩小。     

基于PCA-UPF的风力机轴承剩余寿命预测方法

为解决风力机轴承退化指标提取困难与剩余寿命预测精度低的问题,提出一种基于主成分分析(PCA)和无迹粒子滤波(UPF)的预测方法.该方法主要包括退化指标提取和寿命预测2个步骤.在退化指标提取部分,通过PCA对轴承实时振动信号的多域原始特征集进行融合,得到能够反映轴承衰退趋势的退化指标.在剩余寿命预测部分,通过对轴承历史数...