Spar平台主体垂荡-月池流体耦合运动模型试验研究

针对Spar平台主体垂荡-月池流体耦合运动问题,采用模型试验的方法进行了研究。设计了可拆卸的月池底部挡板及垂荡板,通过静水中自由衰减试验及波浪中强迫运动试验,分析了月池流体对平台主体垂荡运动的影响。结果表明:月池流体显著增加了平台垂荡阻尼;当波浪周期接近平台垂荡固有周期时,月池流体对平台主体垂荡有抑制效应,且抑制程度与月池开孔面积有关;对于较大的底部挡板开孔率,平台主体垂荡RAO有2个峰,当波浪周期接近月池流体垂向振动固有周期时,也会激起平台主体较大的垂荡运动。实际中采用半开口月池时,应考虑月池流体对平台主体垂荡运动的影响。     

南海Spar型浮式风机平台抗台风设计和动力响应分析

针对我国南海的海况并考虑台风因素,文章设计出能够应用于南海发电的浮式风机平台.通过软件建立风机模型,并进行台风海况中的动力响应分析,来验证设计模型的可行性.     

轮轨式垂直轴风力机自适应车轮发电平台设计与分析

垂直轴风力机相对于水平轴风力机而言具有诸多优点.基于轮轨式垂直轴风力机工作原理,进行总体结构设计.车轮发电平台是轮轨式垂直轴风力中的重要部件,主要起发电和转向作用.设计一种车轮直接带动各小型发电机的分布式车轮发电平台结构,使驱动发电机转动的车轮始终与发电机处于同一个摆动平台.该车轮发电平台可随着运行轨道曲率变化而不断自适应地转动,具有各发电机机械转动能被平稳输入的优点.设计防倾覆装置安装于风力发电小车底板上,可调整其与轨道之间的间隙,保证风力机运行时不发生倾覆.运用有限元技术对车轮发电平台受力关键零件进行静力学强度分析,验证设计的结构满足强度要求.     

一种点吸式波浪能装置水动力性能优化

为改善点吸式波浪能装置的运动性能,运用基于黏性流体力学的计算流体力学(CFD)方法对一种特定的点吸式波浪能装置中的浮子进行三维时域模拟,研究不同浮子形状、阻尼系数和浮子质量对装置性能的影响规律.结果表明:运用CFD方法和实验方法得出的浮子运动曲线较为吻合,CFD值较基于势流理论的计算值更接近于实验值;在自然振荡和阻尼振荡时,圆台形浮子的运动性能都优于圆柱形浮子;圆台浮子的俘获宽度比会随着机械阻尼系数的增大呈现先增大后减小的规律,其最大值对应的阻尼值即为最佳阻尼值;俘获宽度比随着质量的增大呈现缓慢增加后略有减小的规律.     

通气管直径对半浸式螺旋桨水动力影响

为了研究通气管在不同直径大小的情况下对半浸桨的水动力性能的影响,以一已在实船应用的半浸桨为研究对象,利用VOF方法与滑移网格技术相结合开展了系统的数值计算。采用841-B型半浸桨进行验证数值计算的可行性,在设计点附近,二者误差均小于5%,这说明采用CFD方法研究半浸桨的水动力特性是可行的。研究结果表明:在低航速下,随着通气量增加,使半浸桨更容易进入全通气状态,使推力系数Kt、扭矩系数10Kq都大幅下降,但效率有所提高,让主机转速迅速提高,让半浸桨更快进入工作段;在高航速下,随着通气量增加,空气腔厚度增加,叶栅效应更加强烈,水动力性能大幅下降,此时应把通气管收起。     

水垫带式输送机设计原理及基本参数的研究

为了进一步完善水垫带式输送机的设计，对其基本参数之间的关系进行了研究．根据润滑理论对水垫带式输送机设计原理进行了分析，推导出水垫带式输送机的水垫雷诺方程．以水垫雷诺方程为基础，系统地分析水垫压力、水泵压力、工作液体流量和阻力、盘槽啧嘴布置等水垫带式输送机的基本参数，得到了相应的计算原则和方法．研究表明：水垫带式输送机的承载能力是由动压效应、挤压效应、加质作用3部分组成；由于挤压效应的存在，输送机在间断和不均匀给料的工况下仍可正常工作；最佳的啧嘴布置方案是采用不等排距、不等孔距、不等流量．     

不规则波中浮式平台波漂力及运动计算研究

为研究分析系泊浮式生产储油平台波浪漂移力计算精度和耦合运动时域模拟的方法,本文使用自主开发的一阶泰勒展开边界元方法对某浮式生产储油平台在压载工况下的频域波浪漂移力进行了计算,并与商业软件AQWA、WAMIT计算的漂移力结果作对比分析。在频域计算的基础上,使用基于异步耦合方法开发的系泊浮体耦合运动分析程序对浮式生产储油平台在多个不规则波海况下的非线性运动响应进行时域模拟,并与模型试验测试结果作对比,分析了数值模拟精度。从结果显示可知计算结果吻合较好,即使是更为复杂的海况,在海浪和海流同向的情况下,异步耦合分析程序也能获得与模型试验较为一致的结果。     

二阶波浪力下6 MW单柱浮式风力机动态响应分析

为了实现在中等深度海域浮式风力发电机的规模应用,解决能源短缺问题,针对设计出的新型6MW海上单柱浮式风力机的生存能力进行探讨,利用Sesam软件获取二阶波浪力计算时所需的wamit文件,利用气-液-固-弹性数值软件FAST对该浮式风力发电机进行时域耦合运动响应仿真模拟.分别就不同浪向下平台各自由度的运动响应、二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对平台各自由度运动响应的影!响、二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对锚链张力和机舱的影响进行了研究.结果表明:首摇运动随浪向角增大而增大,而波浪入射角对其他各自由度运动影响较小;二阶慢漂力对垂荡运动影响显著,且易激发较大的纵摇运动响应,并诱发较大的锚链张力;采用delta-line的系泊系统能够避免产生过大的首摇响应,且系泊系统的最大张力远在破断张力以下,整个风力机系统在恶劣海况下具有良好的生存能力.     

风电齿轮箱齿轮传动系统非线性因素影响分析

针对风力发电机齿轮箱在实际风场中工况复杂的问题,采用集中质量参数法建立了风电齿轮箱传动系统高速级齿轮滚动轴承耦合动力学模型,考虑了传动系统的综合啮合刚度、误差激励、齿面侧隙和轴承径向刚度等非线性影响因素,对1.5 MW风力机齿轮箱传动系统的非线性动力学模型进行了仿真计算分析.采用Runge-Kutta法对模型进行求解得到传动系统的时域波形和幅频响应.结果表明:较小齿面侧隙会使系统出现较大振动响应,随着齿面侧隙增大,系统振动位移减小,会导致系统从周期走向混沌响应;轴承游隙的存在使系统产生混沌响应,呈现出非周期的特征.     

海上风机半潜式基础概念设计与水动力性能分析

针对5 MW海上风机动力响应较大的问题,提出了半潜型浮式基础的概念设计,研究了半潜式浮式基础在不同风浪环境下的运动响应和生存能力。考虑叶片空气动力载荷及风浪载荷,以及浮式基础与系泊系统的耦合,建立风机结构系统及水动力模型,采用动量－叶素理论计算叶片空气动力载荷,在频域范围内计算了载荷传递函数。计算分析浮式基础风机系统不同风浪情况下的时域动力响应,评估了半潜型浮式基础在极限海况下的生存能力。结果显示,半潜型浮式基础运动性能良好,且在极端海况下,各系泊缆安全系数均大于1．67,破损状况下安全系数均大于1．33,该浮式基础及其系泊系统具有足够的抵抗极端海况的能力。     

重力式基础陆上风机结构长期动力特性试验研究

为了揭示陆上风机服役期间动力特性发展规律,针对现有重力式基础支撑的陆上风机结构开展1∶50缩尺模型试验,结合相似性理论获得风机结构在服役状态下的整机频率和阻尼演变规律. 建立顶部集中质量—塔架—基础的简化模型,基于相似性理论和循环加载装置开展7组相关试验. 试验结果表明：陆上风机结构自振频率比在运行期间呈增长的趋势,且增长速率随着循环加载次数增加逐渐减小,结构阻尼比则呈逐渐减小的发展趋势;在循环加载过程中,基底土体应变水平和荷载频率对结构动力稳定性的影响较大.     

大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究

旨在确定变桨距机构的结构形式，通过精炼设计校核变桨距机构的技术参数，论证变桨距机构的合理性，确保兆瓦级风力发电机组在60 m高空稳定工作.通过不同的变桨距机构方案的对比，找出各种变桨距机构的优缺点，完成兆瓦级风力发电机组变桨距结构的确定；利用数值算法进行变桨距机构参数的精炼设计；利用实验装置验证变桨距机构的合理性.最终，兆瓦级风力发电机组采用了液压变桨距结构形式，由数值算法给出了液压变桨距结构的最大负载力矩；并利用实验装置验证完成了在地面上的变桨距机构的调试工作，证明了变桨距机构在额定工况下能正常工作.在兆瓦级风力发电机组的调试过程中变桨距机构工作正常、稳定，达到了预期设计的目标.     

基于SERCOS实现的风轮输出特性模拟闭环控制

为了在不具备风场环境的实验条件下研究风力发电技术，实现风轮输出特性模拟实验，设计了基于SERCOS接口实现的风轮输出特性模拟闭环控制系统，提出随机风速和风轮转矩输出模型，并采用无速度传感器矢量控制方法控制感应电动机，用其输出转矩来模拟风轮的输出特性.实验结果表明，该模拟系统具有良好的动态实时性及实用性.在实验室可以建立风轮特性模拟闭环控制系统而且取得满意的控制效果.     

基于双多流管模型的同步变桨垂直轴风力机特性分析

针对基于叶素理论对同步变桨垂直轴风力机进行性能分析的问题,研究了叶素理论和双盘面多流管模型,阐述了这些模型所做的假设和所适用的领域.分析了双盘面多流管模型的流管宽度特征,指出了该特征即为其在运算中出现不收敛现象的原因,针对该特征进行了改进后,可以明显改善运算不收敛现象并且提高计算速度.对同步变桨垂直轴风力机进行了理论分...     

小翼对水平风力机流场特性的改变

实验和数值模拟已经证明了风力机叶片的叶尖添置小翼,可以提高风能转化效率。为了清楚地了解小翼对风力机动力放大的影响,对加小翼和不加小翼的风力机流场——速度场和压力场的特性进行了分析。这个分析是基于对风力机加V(8.8×8)型小翼和不加小翼时叶轮周围流场数值模拟的结果。可以看出小翼对风力机的叶端产生的影响较大,即加大了风力机叶端的压差和速度。同时结合一定位置的压力和速度图的分析,可以看出小翼使风力机叶尖的漩涡强度降低,提高了能量的转换,从而提高了效率。     

基于IEC信息分类的风电机组可利用率分析与提升方法

针对国内风电机组可利用率计算结果与实际偏差较大的缺点,基于IEC61400-26-1标准中的机组运行类别,对主控系统中各状态码进行可利用属性的划分,对故障停机时间采用基于时间戳法的统计计算,改进可兼顾业主和制造商利益的机组可利用率计算方法,计算结果整体趋势与SCADA报表一致。该方法可通过对低利用率机组状态代码的时间和次数统计,发现机组可利用率低的主要原因,并提出改进意见,进而通过主控程序升级等方式提升机组利用率。结果表明,利用该方法计算,机组可利用率提升2.2%,与实际结果更加符合。     

基于PSCAD/EMTDC的双馈感应风电机组变桨距控制仿真分析

提出一种简化的风力机变桨距控制模型,通过发电机转速和风力机输出功率的反馈信号分别调节桨距角,控制发电机的转速恒定和风力机输出功率平稳.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立该变桨距控制模型,对整个风力发电系统（包括双馈电机和并网装置等）进行仿真,验证该风力机变桨距控制方法的可行性.