基于遗传算法的直叶片垂直轴风力机风轮优化设计

提出了直叶片垂直轴风力机风轮的优化设计模型,该模型以双向多流管理论为基础,考虑了风场风速的概率分布,以风力机年能量输出最大为设计目标,使用遗传算法进行搜索寻优.利用开发的优化设计程序,针对特定风场优化设计直叶片垂直轴风力机风轮,并与已有风力机相比,优化设计结果有明显的优越性,说明该优化设计模型的有效性和实用性.     

威布尔分布风速下基于遗传算法的风力机叶片优化设计

考虑了风速的威布尔(Weibull)分布,以年发电量最大为目标函数,运用遗传算法对某1.5 MW风力发电机叶片的气动性能进行了优化设计:将叶片沿展向分为13段,以每段的功率作为遗传算法的适应度函数.优化所得的气动外形参数体现了比Wilson方法和额定风速下的遗传算法更为合理的结果,弦长和扭角更趋于流线型分布,且扭角整体呈减小的趋势.     

海上随机风速作用下风力机叶片动力响应分析

通过自行编制的Davenport风谱程序建立了更加贴近实际工况的风场,以UG建立的叶片三维实体模型为研究对象,对海上随机风速作用下风力机叶片的位移和应力响应进行了数值模拟与分析.结果表明:叶片最大挥舞振幅及其承受的最大Mises应力均随平均风速的增加而增大;最大挥舞振幅沿翼展方向呈非线性增大趋势,并在叶尖处达到振幅最大;最大Mises应力出现在叶片中部靠近前缘的位置,而在叶根和叶尖部位相对较小.     

大型变截面翼型叶片与气动性能优化分析

基于叶素．动量理论,以输出功率系数为优化目标、叶片的弦长、扭角和相对厚度为设计变量,建立叶片优化设计的数学模型。综合考虑轮毂和叶尖气动损失,对各变截面翼型的弦长和扭角进行了计算和修正。利用Matlab优化工具箱,对大型变截面翼型叶片进行优化的气动性能理论计算。以1．5Mw风力机叶片为例,比较了变截面翼型叶片和单一翼型叶片气动性能的计算结果,变截面翼型叶片的气动性能优于单一叶片的气动性能,为风力机叶片外形设计提供参考。     

地震随机载荷作用下风力机整体振动非线性特性研究

风力机的整体结构属于半刚性结构,且等效质量位于塔顶法兰盘几何中心位置,故导致风力机在抗震特性设计上存在缺陷.同时,在地壳随机激振力的作用下,风轮叶尖及翼型后缘位置易产生"鞭梢效应",放大其激振力响应效果,降低风力机运行安全性.通过计算随机风载荷及地震激振载荷,模拟生成风力机振动加速度的时间历程,提取耦合作用的载荷谱文件...     

风力机叶片复合材料雷击损伤特性研究

随着风电产业的快速发展,风机遭受雷击问题愈发突出,近年来国内外对此进行了大量研究.为了研究风机叶片在遭受雷击时材料的损伤机理和规律,采用了目前风机叶片最广泛使用的玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymers,GFRP)制成的层合板,在不同电流参数、材料厚度及材料铺层方式的条件下,开展了风机叶片人工雷击损伤试验.通过现场试验及总结分析,发现了纤维损伤面积与电流峰值及电流作用积分呈正相关,与材料厚度呈负相关的规律.同时,在[0°/±45°/0°]、[90°/0°]3层、[0°/90°]3层这3种铺层方式下,铺层方式为[0°/±45°/0°]的复合材料层合板损伤面积最小,显示了其铺层方式的优越性.     

风沙环境下风速对风力机叶片冲蚀磨损的数值模拟

针对水平轴风力发电机叶片的冲蚀磨损问题,利用FLUENT中的离散相模型,以风速作为影响因素,对叶片冲蚀率的分布进行了数值模拟.结果表明,风速增大,导致叶片磨损率增大,叶片中部和叶尖都有明显磨损,且叶尖处磨损最为严重,模拟计算值与实验结果吻合,验证了该数学模型和计算方法的正确性.     

极端运行阵风下后掠型风力机叶片的气动特性研究

基于多体系统动力学和升力线气动模型,考虑柔性后掠叶片动态失速和气动弹性耦合问题,建立了风力机气弹耦合模型,研究极端运行阵风及阵风作用时间对某5 MW后掠风力机叶片气动性能的影响。结果表明：极端运行阵风对叶根挥舞力矩、功率、攻角、升力系数和轴向推力等气动特性具有较大影响。研究工作对风力机的结构优化设计和疲劳寿命设计具有重要作用。     

5 MW风力机叶片弯扭耦合特性分析

疲劳载荷是影响风力机叶片运行寿命的重要载荷,利用叶片固有特性之一的弯扭耦合特性,是降低叶片疲劳载荷的重要方式之一.采用有限元方法研究了5 MW风力机叶片的弯扭耦合特性,给出了在相同载荷作用下,梁帽不同铺层角度、不同铺层材料和叶片不同主梁结构的叶片扭转角度、摆振方向弯曲角度和耦合系数的分布规律.结果表明,铺层角度、叶片材料及内部结构都是影响叶片的弯扭耦合特性的重要因素.     

风力机的叶片翼型设计及性能分析

优良的叶片翼型结构对提高风力机的气动性能起着关键的作用.选用两种现有翼型进行组合设计出新翼型.先利用翼型解析式选取出符合要求的两个初始翼型,模拟分析提取出两个翼型的优势上、下表面,上下圆滑连接后合成新翼型.研究发现:新翼型的结构参数更优.通过实验验证了模拟方法的可靠性且发现新翼型构成的风机叶片要比两个初始翼型构成的风力...     

风电机组动态分析适用风速模型

为研究风电传动系统气动耦合作用下的动载荷变化规律,提出了低频风和高频风描述的风速模型,并用窗口平均方法实现高频风截除和低频风提取。通过对低频风特性和方法特点的分析,证明了风速模型的有效性;通过对时间参数的影响分析,指出该风速模型具有良好的时间尺度性。该风速模型能有效应用于风电系统相关动态问题的研究。     

流体激振理论在风电机组叶片分析计算中的应用

通过理论计算分析风力发电机组叶片在进行结构设计时,自激振动对风力机叶片运行振动的影响.应用激振理论综合考量风力机叶片振动机理,找到了风力机叶片振动的根本原因,并提出了相应的判据.研究表明：风力机影响叶片振动稳定性的根本原因在于空气来流速度与叶片弦线夹角正弦值的正负情况影响.     

水平轴风轮气动特性及优化设计

本文根据修正的动量理论和叶素理论,导出了用气流角(?)表示的风轮最大功率系数C_(Pmax)的解析表达式.由于C_(Pmax)及速度诱导系数等均以显式给出,使气动特性优化设计过程极为简单,避免了一般设计方法中所需的迭代过程,程序简单,计算省时,结果准确可靠.     

风力发电机叶片建模及有限元分析

选取小型风力发电机叶片为研究对象,根据翼型参数和叶片几何参数,利用相应的建模软件,生成三维模型.然后将其导入有限元分析软件ANSYS中,建立有限元模型.通过施加风力载荷,对叶片的多种应力及位移进行了分析,并与其材料拉伸强度和安全位移进行了比较,实验结果验证了叶片有限元建模的有效性及叶片在实际工作中的安全性.     

不同类型风力发电机噪声的对比试验研究

不同类型风力发动机在正常运转时,产生噪声是不同的。在本论文中利用现代声学测试手段对200W浓缩风能型风力发电机和普通型风力发电机运转时产生的噪声进行实地测试,经对比分析可知浓缩风能型风力发电机的噪声低于普通型风力发电机;叶轮是风力发电机噪声来源的主要部件;两类风力发电机的噪声都随着风速的增加而非线性增加。     

烟气轮机叶材气动冲蚀行为研究

研究了气流中微粒对烟气轮机叶片材料的冲蚀行为.用石英砂气动冲蚀试验研究表明:叶材冲蚀率随着冲蚀颗粒尺寸的增大而增加;攻角对烟气轮机叶片材料(NiCr30Co18Ti)的冲蚀率影响不大.进一步通过扫描电镜对冲蚀后的表面形貌进行观察,发现烟气轮机叶片材料的冲蚀以切削与唇片脱落为主.     

大型风力机叶片三维建模及模态分析

对大型风力机叶片开展了三维建模和模态分析。先确定叶片几何参数,再将其翼型平面坐标转换为空间坐标,并通过Proe生成叶片三维几何模型。采用模态提取方法 Block Lanczos法对叶片进行模态分析,得出了叶片的前10阶模态,结果显示叶片的主要振动形式为挥舞和摆振,有较强的抗扭转能力,设计中应加强叶片的弯曲刚度。这为大型风力机叶片的设计和优化提供参考。