垂直轴风力发电机叶片气动性能研究

性能优越的垂直轴风力发电机正越来越受到关注。优良的风叶是使垂直风力发电机获得最大风能利用系数和良好经济效益的基础。垂直风力发电机叶型的气动性能研究是当前叶片设计的重要内容。利用ANSYS FLUENT12.0对NACA4412、FX76MP12、DU86-137-25以及C型四种不同叶片的气动性能进行了仿真和分析,得出C型叶片相对其他三种叶片有着更好的气动性能,能为垂直风力发电机叶片的设计起到指导作用。     

水平轴风力机叶片翼型的气动特性数值模拟

为了直观形象地探讨水平轴风力机叶片翼型的气动特性,利用计算流体力学软件FLUENT对水平轴风力机叶片常用翼型FFA-W3-211,FFA-W3-301和NACA63-215进行了数值模拟,并与试验数据进行对比和分析,验证数值模拟的可靠性。有利于了解风力机翼型的气动性能,为风力机叶片翼型选型和叶片翼型设计和研发提供重要依据。     

风力机叶片气动特性数值模拟

在保证定雷诺数和定风速的情况下,通过FLUENT软件分别模拟了不同攻角下二维翼型NACA4412的绕流流场,得到了翼型的表面压力分布、速度分布以及升、阻力系数,从而确定了最佳攻角。     

风力机叶片设计及翼型气动性能分析

叶片作为风力发电机最关键的部件,其气动特性好坏对于风力发电至关重要。以750 k W风力机叶片为例,采用Wilson设计方法对叶片进行设计。在此基础上,应用流体计算软件CFD对所选翼型进行气动分析,得出翼型表面压力随攻角变化关系。该方法可提高风力机叶片等复杂曲面的建模效率并可对叶片后续的气动性能分析奠定基础。     

风力机柔性叶片翼型的气动特性研究

基于柔性叶片大尺寸变形的特点,选取NPU翼型作为研究对象,采用Xfoil软件计算不同弦向变形时翼型的升阻力系数及俯仰力矩系数,并总结翼型变形后升力系数计算的修正公式。研究表明,柔性叶片弦向弯曲变形越大,翼型的升力系数越大,阻力系数也会有小幅度增大,但升阻比总体呈现增大趋势,有利于提升气动性能。翼型变形后的气动特性计算修正公式的计算结果与模拟仿真的结果也吻合较好。     

垂直轴风力发电机叶片仿真分析

文中结合垂直轴风力发电机的结构特点和受力特征以及实际发电量的需求,以SolidWorks三维建模软件为基础,建立垂直轴风力发电机叶片的三维模型。再利用ANSYS对之进行静态特征仿真计算,求出垂直轴风力发电机叶片的应力与应变情况,然后依据叶片的应力与应变状态优化叶片的尺寸和结构,使之达到既满足强度条件又满足结构简单和材料最省的目的。     

气动载荷作用对大型风力机叶片-塔架净空影响分析

针对DU翼型水平轴风力机,为了探究气动载荷作用对风力机叶片-塔架净空的影响,利用GH Bladed对5 MW风力机进行仿真计算,通过探究风速、桨距角、功率对风力机叶片-塔架净空的影响,分析了叶片-塔架最小净空工况下叶片的结构动态响应,证明了风力机运行的安全性.结果表明,通过理论计算与仿真计算对比发现,最小净空值误差小于...     

兆瓦级风力发电机组叶片设计

研究兆瓦级风力发电机叶片翼型建模的方法,应用UG、Matlab建立叶片实体模型,并对叶片的翼型设计提出优化的方法。     

具有组合式叶片的导流型垂直轴风力机气动性能的数值研究

在分析传统垂直轴风力机低效率原因的基础上阐述导流型垂直轴风力机的结构优势,并提出一种带组合式叶片的导流型垂直轴风力机,同时数值研究该垂直轴风力机的气动特性.这种垂直轴风力机由导风轮与风轮构成,其中导流叶片分别由进口径向段、出口导流段,以及与两者相切的中间圆弧段等三段组合而成,风叶是由进口圆弧段及与之相切的出口直线段组合而成.导流叶片不仅可以有效地降低因来流对风叶吸力面的直接冲击而造成的阻力转矩,而且还有助于增强来流对风叶压力面的有效冲击.这两方面均有助于使该种风力机风轮的旋转转矩得到显著增加.研究结果表明:这种带有组合式叶片导流型垂直轴风力机,具有工作范围宽、最佳尖速比大、风能利用率高等特点,其气动性能在数值上已明显超过常规垂直轴风力机的一般水平.在此基础上,将机翼型叶片引入导流型垂直轴风力机中,并数值论证了即使在这种变攻角、剧烈分离的垂直轴风力机的内部流场中,机翼型叶片对整个风力机性能的提高也能起到一定的作用.这种带有组合式叶片的导流型垂直轴风力机不仅具有较好的气动性能,而且具有简单的二维外形结构便于加工,具有推广使用的潜力.     

风力机叶片翼型的气动特性研究

选取S818叶片翼型进行二维几何模型,采用适合翼型流动的Spalart-Allmaras湍流模型,对Base翼型和95%弦长处带Microtab的翼型进行数值模拟分析,得到在不同攻角下的升阻比、表面压力和速度矢量图。从流场计算结果看出95%弦长处带microtab的翼型在0°到12°攻角范围内气动性能有明显提高;带microtab的翼型改变了后驻点位置,使其出现在了microtab末端,增加了气动曲面环量,从而增加了翼型升力。     

影响风力发电机翼型气动性能的因素研究

翼型气动性能的优劣影响着风力发电机的发电效率,研究影响叶片翼型气动性能的因素具有重要意义。本文采用数值方法计算了文献中NACA0012翼型在Re=10^6时的气动性能参数并与试验值比较,验证了数值方法的正确性。通过对相对厚度、相对弯度、雷诺数等影响翼型气动特性的参数进行研究,结果表明:相对厚度小的翼型在小攻角范围可以获得更好的气动性能;当攻角大于失速角12°后,相对厚度大的翼型的气动性能更佳。在0°~20°攻角范围内,相对弯度和雷诺数越大,翼型的气动性能越好。     

大型风力发电机叶片在三维旋转状态下的气动特性分析

为了更准确地研究风力发电机在三维旋转状态下的动态失速特性,分析其气动性能,建立风力机叶片和轮毂的三维气动模型,采用计算流体力学方法,对叶片在三维旋转状态下的气动特性进行了模拟,得到叶片周围流场分布状况。分析结果表明相对于无旋转状态,三维旋转状态下,叶片表面气流有沿叶展方向的运动,改变了叶片表面压力分布,致使气流流动分离延迟,导致叶片出现失速延迟的现象,提高了叶片从风中获得能量的能力。     

大型风力机叶片三维建模方法的研究

由于大型风力机叶片结构复杂,为了分析叶片的工作性能,目前主要运用专门开发的软件,或采用三维建模软件与有限元软件结合起来的方法。这种分析方法的过程中,存在着诸如其他三维软件与ANSYS软件之间的不确定的格式等问题。针对这样的问题,提出一种在有限元软件ANSYS上直接建立叶片三维模型的方法;并且在目前叶片截面的翼型坐标计算式的基础上,改进其计算过程,使得计算结果更加精确。最后利用ANSYS软件完成叶片的三维建模,整个建模过程精确,简洁,方便。     

风力机动态偏航时对风轮气动性能影响的数值模拟研究

本文是对动态偏航风力机输出功率和风轮表面的压力分布进行了研究。以某S翼型风力机叶片为研究对象,采用有限元方法,模拟叶片在额定工况下以10°/s的旋转速度从正对来流风开始顺时针匀速偏转30°。在动态偏航过程中取10°,20°两个偏航角位置时的风轮表面气动力及5°,10°,15°,20°,25°,30°六个偏航角下风轮的输出功率分别进行气动力及输出功率对比,结果发现:同一偏航角下,风力机动态偏航时,三支叶片间存在不平衡气动力;同一偏航角同一叶片相同径向位置,风轮动态偏航时压力面与吸力面的压强差小于风轮静态偏航时压力面与吸力面的压强差。风力机发生动态偏航时,风力机受气动力变化幅度较大,输出功率会较大波动。     

兆瓦级风机偏航系统仿真分析与优化

偏航控制系统的作用就是保持机舱与风向一致,使风力发电机尽可能多地获取风能。针对风向的频繁变化,编写了一种自动偏航控制程序。在此基础上,对兆瓦级玻璃钢风力机叶片在风力、重力和离心力的耦合作用下的静力学进行仿真分析。通过对叶片额定风况下的静力学分析,不仅检验了叶片正常运行时的安全性,而且为后续的疲劳寿命分析提供疲劳载荷依据。根据Miner线性累积损伤法则的玻璃钢叶片疲劳寿命估计方法,实现对风机叶片疲劳寿命的计算。以仿真结果为依据,进行铺层优化设计,降低了叶片应力,提高了使用寿命。     

2MW风力发电机组稳态气动性能研究

风力发电机组的性能曲线是评价风能利用率的有效手段,是风力发电机组控制系统设计的基本依据。为提高风力发电机组风能利用率,在设计风力发电机组过程时,需要对机组气动性能进行评估。利用GH-Bladed软件的稳态分析功能,在动量理论模型的基础上,对2MW风力发电机组进行稳态情况下的气动性能进行了研究。仿真结果确定了影响风力发电机组风能利用率的主要因素,以及转矩、推力、转速等性能参数与轮毂风速的关系。研究结果表明,前期的参数设计符合理论标准,能够准确地描述该风力发电机组的运行特征,可作为后续风力发电机组优化设计的理论基础。     

基于BEM-GDW综合理论对风力机叶片优化

基于一种新的风力机气动性能理论——BEM-GDW综合理论,考虑实际年风速分布概率,以年发电量最大为目标,结合遗传算法搜索寻优,建立叶片优化设计程序。运用此程序,对某2MW水平轴风力机叶片进行优化设计。优化后的风力机叶片的扭角、弦长及相对厚度的分布均保持光滑并连续性过渡,便于生产和加工。同时叶片捕风能力与年发电量较之原叶片都大大提高,具有一定的理论和工程实用价值     

大型风力发电机复合材料叶片动态特性分析

以1.2 MW风力机叶片为研究对象,采用参数化建模技术建立大型风力机复合材料叶片的三维有限元壳模型,在此基础上采用拟波前子空间迭代法准确计算了基于多因素耦合作用下复合材料叶片的固有频率和振型。进而分析了不同形式的振动对旋转叶片的影响机理,该计算方法对大型复合材料风力机叶片的结构设计具有一定的参考价值。     

双叉式叶尖结构对风力发电机叶片固有频率影响的试验研究

在风洞实验室进行模态试验与风洞动频试验,研究双叉式叶尖结构对风力发电机叶片固有频率的影响。在研究中发现,双叉式叶尖结构叶片的固有频率在低阶时有减小的趋势,在高阶时有增大的趋势。振型图显示,双叉式叶尖结构可将未改型叶片的一部分扭转振型变为挥舞振型,并且明显改良了未改型叶片前缘出现的扭转振型。动频数据显示,双叉式叶尖结构可以调整风轮动频曲线的走势,使风轮进入共振区的时间缩短。通过研究确认,双叉式叶尖结构能够有效改良风力发电机叶片的固有频率等参数,为后续风力发电机叶片的减振研究奠定了基础。     

浅析风力发电机叶片关键技术

介绍了大型风力机叶片设计中的关键技术,包括叶片的设计理论、结构形式、材料选择、翼型的选择等,分析了其研究进展,指出其研究方向。