双转子对旋风轮设计及三维数值验证

详细分析了Betz理论和Schm itz理论的优势和不足,给出了对旋式水平轴风力机设计流程,设计了小型双转子对旋式风力机,结合三维数值分析手段对所设计的风力机进行了设计工况的流动分析,研究结果表明:(1)Schm itz理论相对合理,但仍然存在缺陷,依据该理论所计算的翼型根部安装角过大;(2)双转子对旋式风力机在工程上是可实现的,本文所设计的风力机基本达到设计目标,下游风轮输出功率大于上游风轮;(3)设计工况下所设计的双转子对旋风力机两排叶片吸力面没有出现分离,压力梯度控制合理,均工作于比较理想的气动状态下。     

小型风电叶片优化配对技术研究

小型复合材料风力机叶片加工不均匀导致旋转风轮产生不平衡,为了控制装机后的风轮不平衡量,在安装前需要对风力机叶片进行合适的配对优选。建立风力机叶片配对力学模型和配对优化模型,设计并研制了小型风电叶片质量和质心位置检测系统,利用Visual Basic环境建立可视化软件平台,采用遗传算法开发配对优化程序。实例计算表明,遗传算法配对优化效率高、速度快,具有较强的工程意义。     

书讯

<正> 中国风能技术开发中心及中国气动力学研究会、中国太阳能学会所属风能专业委员会联合组织翻译的《小型风力机的设计与制作》一书即将出版。此书是一本实用性较强、能指导小型风力机设计、制作和应用的中级读物。全书40万字,其中包括风力利用概论、风场的选择、风力机的基础知识、风力机系统的设计、风力机的空气动力学设计、风力机的结构设计和机械设计、风力利用装置和主要组成部分、风力机经济性的分析、世界上的小型风力机、风力机的实际操作等方面内容,并附设计图及附录,附录中概述了我国的风力资源分布情况和我国小型风力机的研制情况等。     

小型汽轮发电机组安装的技术管理思考

汽轮发电机组的安装过程繁琐和复杂的。本文从小型汽轮发电机组本体安装技术管理的角度出发,针对设备安装的前期技术策划、施工过程中各部分工艺安装特点,结合质量监督检查站的强制性监督检查要求,阐述了一套详细的设备安装前、安装过程中的技术管理流程。本文最为核心的内容是小型汽轮发电机组本体安装阶段中技术管理、施工流程及注意事项。通过掌握这些内容,顺利完成了汽轮发电机的安装工作,并最终一次试车成功。而且对规范施工,保证安装质量,加强与其他各参建方沟通交流起到了很好的指导作用。     

基于MATLAB与Pro/E的风力机风轮设计及造型

针对风力机风轮设计复杂、造型困难的问题,根据Wilson法的设计流程,采用MATLAB开发了小型风力机叶片气动外形设计的通用程序,自动输出叶片截面空间坐标,解决了MATLAB与Pro/E之间的数据传输问题,程序得到的设计结果直接导入Pro/E,实现了风轮的三维造型.该方法同时完成了风轮的程序化设计和参数化造型,提高了风轮设计与造型的效率和精度.     

垂直轴磁悬浮风力机辅助支撑系统转子临界转速研究

基于转子动力学理论,建立垂直轴磁悬浮风力机辅助支撑系统的动力学模型。应用ANSYS Workbench有限元分析软件建立垂直轴磁悬浮风力机辅助支撑系统的轴承-转子-磁力盘有限元模型。应用模态分析的方法,研究了辅助轴承的安装位置对垂直轴辅助支撑系统转子临界转速的影响。给出了辅助轴承的位置与垂直轴辅助支撑系统转子临界转速的变化规律。为研究垂直轴磁悬浮辅助支撑系统的结构设计以及安装维护提供了理论依据。     

建筑物群内屋顶形状对屋顶风力机微观选址的影响

以符合城市粗糙大气边界层的速度剖面为入口边界条件,采用Realizable k-ε湍流模型对北方地区常见的、顺列布置的斜屋顶、金字塔屋顶、三角形屋顶及平屋顶建筑物群顶面上方的流动形式、风速及湍流强度分布特征进行了模拟计算,结果表明:平屋顶最利于屋顶风力机的安装,其次为金字塔屋顶,最差为斜屋顶和三角形屋顶;对于金字塔屋顶、斜屋顶和三角形屋顶这些非平顶建筑物,不合适安装低于屋顶最高位置的屋顶风力机,且可优先考虑将屋顶风力机安装于屋檐;为了避开强湍流区域,以上四种屋顶形状顶面屋顶风力机的安装高度不得低于1.1H;在建筑物群内,当安装高度高于1.2H后,屋顶风力机安装于第一排建筑物顶面任何位置时都可避开屋顶的强湍流区域,而此排建筑物顶面风速达到来流风速的高度随着屋顶形状的不同而不同;当安装高度高于1.5H后,可忽略屋顶形状的不同,将屋顶风力机安装于群内所有建筑物顶面任何位置。     

同步双风轮耦合水平轴风力机气动性能风洞测试

同步双风轮耦合水平轴风力机是一种新型风力发电系统。现以同步双风轮耦合水平轴风力机为研究对象,构建了小型风力机性能测试平台,使用低速直流式风洞,研究该型风力机的功率和扭矩等气动性能。同步双风轮耦合水平轴风力机与单风轮风力机在构型上明显不同,实验结果表明,该型风力机基本气动性能与单风轮四叶片水平轴风力机相似,但有细微的差异。同步双风轮耦合水平轴风力机的风轮转速、风轮间距、风轮间相位夹角等参数共同影响风力机的气动性能。通过对实验结果间细微差异的辨析,研究了各参数对风力机气动性能的影响的具体模式和规律。     

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.     

基于滑移网格的小型垂直轴风力机气动性能的数值模拟

建立2D小型垂直轴风机模型,采用滑移网格技术,选用k-ε RNG湍流模型、SIMPLE算法,对模型的气动性能进行了非定常数值模拟研究。分析了垂直轴风机在不同工作时刻的流场情况,研究了速度场、涡量的分布以及风力机总转矩的变化规律。研究结果表明,风力机叶片周围速度存在明显梯度,计算区域在不同时刻的速度分布呈现较大差异。在旋转区域涡量较大,随着远离旋转区域,涡量值迅速减少。垂直轴风力机旋转过程中,风力机的总转矩呈现正负交替变化。     

分布式能源用垂直轴风力机的结构优化设计

基于计算流体动力学(CFD)平台,以k-ε模型求解N-S方程的方式,分析了垂直轴风力机(VAWT)的三维结构,对分布式能源用小型垂直轴风力机的特性进行了建模与仿真计算,并通过结构对比分析,对结构进行了优化设计。在将现有叶片中的直平板改为流线型设计结构后,大大提高了该垂直轴风力机的风能利用系数。而在叶片中间加入小挡板后对提高垂直轴风力机的风能利用不明显。此外,对比验证了三种叶片结构风轮的性能,确定了该类垂直轴风力机最佳叶片数。为该类垂直轴风力机的设计与优化提供了借鉴和参考。     

风电叶片三维参数建模及振动分析

利用目前风力机叶片设计普遍采用的优化设计方法Wilson设计方法,通过MATLAB编程,开发了小型叶片气动设计的应用程序,并利用该程序设计了一台3kW小型水平轴风力机叶片.采用MATLAB和ANSYS共同建立了风力机叶片三维有限元参数模型,MATLAB编制的建模程序提高了初期设计效率,缩短了ANSYS分析前处理时间.在此基础上进行了叶片固有振动特性计算,分析了叶片的振动特性及其与结构参数之间的关系,分析方法和结果对风电叶片的结构设计和动力分析有一定的参考价值.     

基于通用翼型的小型风力机叶片结构设计与性能分析

以风力机的通用集成翼型为对象,分析了通用翼型升力系数、升阻比等气动性能.选取了自主设计的相对厚度为18％风力机通用翼型,完成了小型风力机叶片的气动外形设计.以修正的风力机风轮空气动力学模型为基础确定了叶片弦长以及扭角的分布.根据叶片的形状参数,完成了叶片的三维实体以及有限元模型的建立,应用ANSYS软件分析了叶片的结构...     

基于模糊理论的风力机故障诊断专家系统的研究

风力机故障诊断是对风力机进行研究的一个新的研究课题。以模糊数学和模糊故障诊断理论为基础,建立了一个用于风力机故障诊断的专家系统。结合风力机实际运行状况和现场专家经验,探讨了征兆向量和综合模糊隶属度的确定方法,同时,介绍了模糊诊断原则的确定及风力机诊断推理流程。最后用一个具体的故障诊断实例进行分析,验证该系统的可行性。     

垂直轴阻力型风力机功率计算与Fluent数值模拟

以一小型风力机作实捌,运用2种方法分别计算垂直轴阻力型风力机的风能利用率。一种方法是通过对风力机叶片受力分析,利用风力和功率计算公式,借助Matlab工具计算;另一种方法是利用Fluent软件分析风力机在给定风速下的气动性能,仿真叶片气动流场流态,并计算叶轮的扭转力矩和风能利用系数等参数。比较2种方法的优缺点,有助于垂直轴风力机的设计研发。     

基于Links-RT的数字液压风力机半实物仿真系统设计

数字液压风力机可根据风速大小使相应排量液压泵参与工作,使液压风力机在整个工作风速范围内始终保持高效。由于大型风力机不具备开展实验研究的条件,且风力机中的液压系统具有较强的非线性,为了准确研究数字液压风力机多泵切换时系统工作特性的变化规律,提出了一种基于Links-RT的数字液压风力机半实物仿真系统,并对数字液压风力机风轮特性模拟和最大功率跟踪控制进行设计。通过风速阶跃变化、恒定风速时多泵切换、渐变风速多泵切换3种工况下数字液压风力机工作特性的实时仿真测试,验证了数字液压风力机半实物仿真系统的正确有效性,为数字液压风力机的稳定运行和风能高效利用提供理论依据和技术参考。     

不同翼型对垂直轴风力机性能的影响

采用移动网格技术对小型垂直轴风轮湍流瞬态流场进行了数值计算,得到了不同厚度的四种NACA00XX系列对称翼型风轮的力矩系数、风轮功率和风能利用系数及其变化规律,详细分析了翼型厚度对小型H型垂直轴风力机风轮气动性能的影响,研究表明翼型厚度对风力机的各气动参数有较大的影响,在同一系列翼型中存在一最佳翼型厚度。     

小型水平轴可变偏心距风力机输出特性分析

由于机械强度和发电机容量等限制,当超过额定风速后小型风力机的输出功率值会不断增大,因此需要采取有效措施控制输出功率。设计了一种具有功率调节功能的水平轴可变偏心距风力机,并对单台1.5 kW可变偏心距风力机样机进行了流场数值模拟及风洞试验。研究结果表明：随着偏心距的增大风轮内外表面最大压力向一侧集中分布,风力机后方速度的亏损程度逐渐降低;当超过额定风速12 m/s后,风力机发生左右偏心可使输出功率值减小,当风速为15 m/s、偏心距为75 mm时,左右偏心所对应的最低输出功率分别为1 353 W和1 539 W,调控误差分别为9.8%和2.6%。上述结果充分验证了可变偏心距风力机功率控制的可行性,同时也为风力机电控系统的设计提供了理论及试验依据。     

风力机可靠性评估研究综述

阐述风力机可靠性研究的现状及存在的问题;分析风力机的结构和运行环境,分别从风力资源评估、风力发电系统可靠性建模、风力机关键零部件可靠性评估及风电场运行维护与管理等方面分析其对风力机可靠性的影响;指出风电系统可靠性评估及风电场维护优化等方面存在的不足,展望值得进一步研究的问题。     

柔性支承下风力机行星齿轮系统的动态特性分析

由于风力发电机齿轮箱安装在柔性支承的塔架上,在复杂的工况下风力发电机塔架将产生弯曲摆动,严重影响着风力机齿轮传动系统的动态特性。考虑了风力机塔架的摆动与行星轮传动扭转振动的耦合效应,利用集中参数法建立柔性支承下的风力机行星轮传动系统的动力学分析模型,用Matlab进行数值求解。通过对国内1.5 MW主流风力机行星齿轮系统进行实例分析,得到了16 s时序随机风载下的行星齿轮系统各部件的位移历程。结果表明:在风力机运行中塔架产生剧烈振动,风力机塔架的振动加剧了风力机行星齿轮系统各部件的振动,在风力机行星齿轮设计时必须考虑塔架的柔性特性对风力机的影响。