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。     

稳态偏航状态的风力机风轮气动力研究

根据水平轴风力机的特征参数建立了偏航致动盘的涡流柱面模型,用稳态偏航状态下的叶素动量理论计算出周向诱导流动因数。以Pitt-Peters模型为收敛条件,考虑了风轮的偏航角参数,建立计算水平轴风力机轴向诱导流动因数的计算模型,并用C++语言在VC环境下进行仿真计算,解决了气动设计和性能计算的关键问题,并通过实例验证了仿真过程的可行性。     

水平轴风力机气动性能研究

介绍当前水平轴风力机气动性能计算的主要方法,对基于动量-叶素理论的水平轴风力机气动性能的计算模型进行分析,在考虑叶尖损失、叶片三维效应、动态入流和动态失速状态前提下对计算模型进行修正,该模型可应用于水平轴风力机的气动性能计算。     

MW级风力发电机组偏航制动盘强度分析

偏航制动盘是风力发电机组中受力情况较为复杂、可靠性要求较高的关键部件之一,其强度直接关系到整个机组的安全运行。基于GL规范,采用有限元方法对偏航制动盘进行静强度和疲劳强度分析,并且给出了偏航制动盘部件S-N曲线的详细拟合过程,有效解决了偏航制动盘强度计算问题,为风机的安全运行提供了可靠的技术支持。     

风力发电机叶片的气动弹性及颤振研究综述

随着风力发电产业的发展以及风力发电机的大型化,风力发电机气动弹性不稳定的问题对风力发电设备的设计和影响越来越大。该文总结了解决风力发电机叶片气动弹性稳定性问题常用的三种方法:BEM方法、动态失速模型和CFD方法;随后通过对风力发电机叶片颤振破坏机理进行分析,概述了风力机叶片颤振抑制的研究方法及研究现状。     

金风1.5MW风力发电机组切出风速限值优化提升

风力发电机组切出风速是跟踪机组实际风速的运行情况、实现风机参数评估及控制优化在风力发电机组的切出风速参数优化及控制设计区间限值内顺利实施的关键基础条件措施手段之一。风力发电机组中的风机切出风速参数的优化控制系统设计,也属于实现风电技术软件设计参数优化及其控制优化与实现风机硬件选型与优化系统设计优化相结合,进行研究验证的基本方式可确保发电机稳定提高额定发电量出力的同时,满足对机组供电的电力安全性要求。     

非稳态流体激励下离心泵转子振动特性研究

建立了离心泵全流道三维定常及非定常CFD数值模型,通过非稳态计算得到作用于叶轮上的流体激振力,同时建立了泵转子有限元模型,研究不平衡质量与非稳态流体激振力对转子振动特性的影响。研究结果表明离心泵叶轮内流体激振力具有多种频率成分。不考虑转子上不平衡质量影响时,叶轮处转子在流体激振力作用下振动幅值最大,依次为转轴中部、下部轴承和上部轴承对应的转子位置。转轴上不同位置振动频率特性具有差异,实际故障诊断时要考虑测试部位的影响。考虑不平衡质量影响时,在远离受流体激振力作用的叶轮部位,转子振动频率成分减少。     

MW级风力发电机组变桨螺栓疲劳寿命分析

基于德国船级社Germanisher Lloyd(GL)认证规范,在有限元软件MSC/Marc中对变桨螺栓进行了疲劳应力分析,得到载荷-应力历程;将多体动力学软件Bladed中计算得到的时间-载荷历程与载荷-应力曲线进行通道合并,处理成疲劳分析的时间-应力历程(随机载荷谱),并通过雨流计数法将随机载荷谱处理成规律性的载荷谱.同时依据VDI2230规范建立S-N曲线并对其进行修正,最后运用Palmgren-Miner线性损伤理论得到螺栓最终的损伤值.研究结果表明变桨螺栓在20年的设计寿命中不会发生疲劳破坏.     

改进阀芯结构稳态液动力补偿特性影响研究

设计了一种阀芯的改进结构,减小阀杆一侧直径,使阀杆呈圆台形状,在同侧台阶上环切一个三角形凹槽,部分液流通过三角形凹槽导流后,流动方向产生变化,即产生一个沿阀芯关闭方向的流动分量,该部分液流反向冲击沿正方向流动的液流,使得在出口处液流流动角度变大,即射流角变大,稳态液动力随之减小。由于减小了阀杆一侧直径,阀杆该侧空间也变大,使得更多液流可通过三角形凹槽导流,进一步降低了稳态液动力。通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)仿真,研究了该改进结构的各参数对稳态液动力补偿特性的影响规律;为进一步验证该改进结构的有效性,搭建实验台对改进阀芯进行测试,实验结果与仿真结果相吻合,证明了该改进结构可有效减小液压阀稳态液动力。     

风力发电机组的动态特性研究

动态特性是研究风力发电机组性能和效率的依据.通过对风力发电机组动态特性的研究分析,以西班牙Gamesa公司生产的G80-2.0MW型风力发电机相关参数为基础,建立了系统的动态模型,利用MATLAB/SIMULINK工具箱对传动系统进行了动态仿真分析,结果证明了系统的可靠性和适应性.     

风力发电机叶片变桨距偏离方式的受力分析

通过叶素理论及贝茨理论对两种风机叶片桨距角调节方法进行了对比,系统分析叶片桨距角偏离所引起的受力、边界层分离、攻角及桨距角等参数的变化,计算出叶片升力/阻力变化;通过求解流体边界层方程,揭示出叶片偏离最优桨距角之后产生的实际变化。得到下述结论:桨距角变大时,风机效率变化稳定但变化慢,桨距角调节范围较大;桨距角变小时,风机效率变化敏感,调整范围需要精密控制;该结论可为不同应用区域风机叶片参数调整方式的确定提供参考。     

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。     

基于MW级风力机齿轮啮合的有限元分析

随着风力机制造量级越来越大,传动扭矩增大,齿轮的设计越来越重要,否则齿轮很快出现疲劳点蚀导致损坏。运用有限元方法对MW级风力机齿轮进行参数化APDL精确建模,建立一对啮合齿轮模型,然后进行网格划分,生成有限元模型,计算齿轮啮合时的接触应力和弯曲应力。并和GB/T3480-1997接触应力理论公式比较,验证了有限元方法的正确性,同时得出齿轮接触应力分布和最大应力产生的部位及弯曲应力比接触应力小的多。从而为风力机齿轮的设计提供不同材质、不同型线的快速研究提供可能,同时为齿轮的设计提供依据。     

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。     

钝尾缘翼型对5MW风力机性能影响的研究

目前国内外对钝尾缘翼型的研究主要集中于翼型的改进方式与二维气动性能的模拟,对钝尾缘翼型应用于风力机时对其性能影响的研究较少,然而钝尾缘翼型应用于风力机时由于旋转效应的存在叶素翼型之间会发生相互影响。为了更好的研究钝尾缘翼型,了解钝尾缘翼型对风力机性能的影响,对NREL 5MW风力机叶片内侧翼型进行对称钝尾缘修型,分析二维翼型气动性能,发现一定范围内,翼型的升力系数、升阻比均随尾缘厚度的增加而增大。对原风力机进翼型替换,模拟并对比两类风力机的性能,研究表明改型后风力机的输出扭矩高于原机,而且随风速增大改型风力机的优势变得越来越突出;然而在相同工况下,改型后风力机的轴向力也大于原机。     

大型风力发电机组状态监测与控制技术研究

实现大型风力发电机组的状态监测与控制是确保大型风力发电场安全、有效运行的手段。文章论述了大型风力发电机组的状态监测、控制技术参数与特点,分析、设计了大型风力发电机组的状态监测与控制系统,包括该系统的功能与实现方法等。     

风力机最大能量捕获及功率稳定性研究

通过对风力机空气动力学特性的分析,提出了风力机组变速运行最大能量捕获及变桨距控制实现功率稳定的理论依据.详细研究了变速运行控制方法、变桨距机构设计及控制方案.数字仿真表明,在风速低于额定风速时变速运行捕获能量比恒速运行捕获能量大;节距调节控制可以很好地使输出功率稳定在额定功率左右.     

混流式水轮机定常流动分析

通过混流式水轮机全流道的定常流动数值模拟,研究混流式水轮机内部尤其是尾水管在不同工况下的流动特点,目的在于探明引起混流式水轮机内部流动不稳定的真正原因.计算结果表明,引水部件的流动,蜗壳鼻端处压力波动均较为剧烈,周向分布不均匀,但是经过固定导叶和活动导叶的过滤后周向分布基本对称.转动部分的流动,小开度低单位转速时,较小的导叶出流角,使转轮叶片头部受到撞击,叶片上横向流动和背面的叶道涡严重,转轮出口靠上冠处有回流和横向流动,泄水锥下方回流严重;大开度时,转轮进出口流态都得到改善.尾水管内,小开度时,锥管中心回流严重,大部分水流流向外缘,受肘管的影响,锥管和肘管内部形成两个涡流区,主流流经支墩左侧,右侧较为紊乱;最优开度时,尾水管内部水流流线顺畅,支墩两侧水流平稳性基本一致:大开度时,尾水管主流向锥管中心聚拢,经过肘管的转弯时,出现很多局部的旋涡流动,支墩右侧水流相对平稳,而左侧较为紊乱.研究结果为压力脉动测量位置的选择提供理论依据.     

1.5MW风力发电机行星齿轮机构动态特性研究

基于三维软件Pro-E,建立了1.5MW风力发电机行星轮系传动系统模型,并导入ADAMS进行刚体动力学仿真,通过接触力比较得知太阳轮易受损,通过ANSYS模态分析,得到其前十阶固有频率,为今后齿轮箱动态特性研究提供数据基础.