水平轴风力机多机组阵列的数值模拟

利用FLUENT软件对4台额定功率为1.2 MW的水平轴风力机分别在顺列和错列布置方式下及不同入流角情况下进行数值模拟,结合叶轮尾流理论分析转动叶片与塔架之间以及上游两机组间的尾流相互干扰对下游风力机输出功率的影响。结果表明:多机组风力机错列布置时上游风力机尾流对下游风力机功率的输出影响更小。在错列布置中,入流角为15°时上游风力机尾流对下游风力机的影响最小,同时下游风力机的输出功率较大,与其额定功率相比相对误差较小。合理的偏航角有利于下游风力机输出功率的提高,即提高整个风场效率。     

叶片交叠布置垂直轴风力机气动性能研究

对麦克马斯特大学H型垂直轴风力机进行改进,交错布置其叶片,设计了一种叶片交叠布置垂直轴风力机。基于CFD方法计算典型工况下叶片交叠布置垂直轴风力机的功率,结果表明,在相同几何尺寸和工况下叶片交叠布置垂直轴风力机的功率系数高于麦克马斯特大学H型垂直轴风力机,在尖速比为1.6时,最大功率系数达到0.338。最后分析了风场的涡强和风速分布特性,得出叶片交叠布置对于减少尾流影响具有显著作用的结论。     

风向变化对风力机尾流影响的数值分析

为了探究风向变化对风力机尾流的影响,选取NREL 5MW风力机建立模型,采用Fluent软件在额定工况下对单台风力机及风向变化时的2台风力机进行数值模拟,并对比其输出功率及尾流的流动情况.结果表明:当风向变化角为0°,即串列排布时,上游风力机对下游风力机的影响很大;随着风向变化角由5°增大到10°,上游风力机对下游风力机的影响逐渐减小,下游风力机的功率减小率由7.53%减小到4.24%,输出功率明显增加,可见风向变化对风力机尾流有影响.     

风力机不同排列方式下尾迹数值模拟

为了避免风电场中尾流效应对风力机之间的相互影响,而找出不同排列方式下风力机之间的最佳距离,文章采用CFD商用软件对两台风力机分别在串列、并列以及三台风力机在错列的排列方式下,采取不同的安装间距进行模拟,根据其功率输出结合尾流理论和实际情况,找到了不同排列方式下风力机之间的最佳距离。通过对单台风力机、两台风力机并列和串列以及3台风力机错列进行了模拟计算,其结果表明:两风力机串列布置时,上游风力机对下游风力机影响甚大;并列布置时,两风力机之间影响甚微;错列布置时,下游风力机处在两个上游风力机的中间,避免了上游风力机尾流直接的影响。     

串列不等直径水平轴风力机气动性能研究

为研究上游风力机叶轮直径增大和轮毂高度抬升对下游风力机气动性能影响,采用计算流体力学方法对串列水平轴风力机三维流场进行模拟,以揭示上游风力机叶轮尺寸增大和轮毂高度抬升对下游风力机气动性能影响规律。研究结果表明：增大上游风力机叶轮直径,会削减下游临近机组输出功率,增加机组在低频,1倍、2倍、3倍轴频推力脉动,增大机组疲劳载荷;随着风力机间距的增加,增大叶轮直径对12D范围外机组输出功率影响可忽略不计,但机组疲劳载荷在低频和1倍轴频仍有明显的增大。抬高上游机组轮毂高度,机组较近时,可使下游风力机避开一部分尾流,显著提高下游风力机的输出功率,但也会使风力机叶轮在旋转一周过程中产生较大的叶片推力脉动;当风力机间距较远时,抬高塔架高度有利于尾流恢复,进而提高下游机组输出功率,降低机组疲劳载荷。     

H型垂直轴风力机启动性能分析

以H型垂直轴风力机为研究对象,从最基本的启动特性入手,采用三维CFD技术,结合剪切应力输运SST κ-ω湍流模型,模拟分析了全尺寸垂直轴风力机的安装半径、叶片弦长、安装角度和叶片数目四个参数对其自启动性能的影响。结果表明,上游叶片和塔筒的尾流对下游叶片气动特性具有影响,当叶片处于上游尾流区内时,牵引力急剧减小,当气流从两叶片之间穿过时,风力机启动力矩可达到最大值;风轮的静态启动力矩随叶片安装半径的增加而增加,即叶片安装半径越大,自启动性能越好;当叶片弦长从0.1 m增至0.4 m时,启动力矩增长较快,当叶片弦长大于0.4 m时,力矩随叶片弦长增加的幅度明显减小;不同的叶片安装角度对垂直轴风力机启动性能的影响较小,当安装角从1°增至8°时启动力矩也随之缓慢增加,当安装角达到9°时启动力矩迅速减小;叶片数目越多,风轮的最大启动力矩越大,自启动性能越好。     

双风力机风向变化时尾流及阵列数值研究

为有效利用风力资源和土地资源,使风力机间的尾流影响降到最低,采用Fluent 6.3软件,对不同排列情况下固定距离的两台风力机进行了数值模拟,通过比较单机风力机及不同角度布置下两台风力机的输出功率和流场分布,对风力机间相互影响造成的功率损失进行了分析.结果表明：运行中的风力机相互之间存在尾流互扰现象,导致下风向风力机功率损失;串列布置时,下风向风力机叶轮对上风向转子的发散状尾流具有收敛作用,由于受其尾流影响,功率明显降低;随着风向发生变化,下风向风力机移出上风向风力机转子尾流阴影,其功率逐渐增加,所以机组间距离须与当地盛行风向变化范围成正比.     

沿海滩涂风力机近尾流风速分布特性研究

为获得风力机近尾流风速在垂直方向和水平方向的变化规律,提出一种测量风力机近尾流区风速的实测方法。针对某沿海滩涂风电场,采用2台搭载风速仪的无人机对近尾流区进行测量。结果表明：垂直方向,尾流和来流风速比值在1.0D~2.5D处（D为风轮直径）随着高度的增加呈先减小后增大的趋势,在轮毂中轴线处存在最小值0.53~0.68;风速比值沿轮毂中轴线呈非对称分布。0.5D处风速比值分别在上下风轮处存在2个极小值0.56和0.50。水平方向,风速比值在1.0D~3.0D处沿径向距离从左向右呈先减小后增大的趋势,在轮毂中轴线处存在最小值（0.54~0.78）;风速比值沿轮毂中轴线呈对称分布,随着风轮下游距离的增加呈扩张趋势。最后给出用于A类风场风力机下游尾流风速剖面的预测公式。     

水平轴风力机组尾迹偏移控制策略研究

风场上游风力机的尾迹不仅导致下游风力机功率显著降低,且易引起疲劳载荷等结构问题。故通过CFD模拟两台5 MW风力机串列布置的风场,在考虑大气边界层环境的情况下,使用不同控制方法改变尾迹流向,使其偏离下游风力机风轮中心位置以提高风场总输出功率。结果表明:对上游风力机使用基于偏航和仰角的控制策略时尾迹偏移效果显著,尽管上游风力机的功率有所降低,但下游风力机输出功率增加,使得风场输出总功率得以提高;锥角控制的效果相反,增大锥角时尾迹并未产生明显的偏移而尾迹范围却扩大,导致风场总输出功率降低。     

基于致动线方法的风力机组风场布置优化

基于致动线方法,利用OpenFOAM对5种不同间距串列布置的具有3台5 MW风力机的风场进行了模拟.通过调整风力机组间的位置,对比不同风场布置时的总输出功率,并结合轮毂高度处流场分布及尾迹速度轮廓线,分析尾迹对风场下游风力机的影响.结果表明:串列布置时,处于尾迹中的风力机功率下降可达82.72%;改变风场中风力机组相对位置可使风场布置得到优化,虽个别风力机性能有所下降,但风场总输出功率最大可提高11.8%.     

风电场风速对风机叶片性能影响的模拟分析

建立了风机叶片的三维数学模型,采用计算流体动力学软件Fluent对风机叶片流场进行了模拟分析,通过调用Static Structural模块进行叶片形变分析,并在Workbench平台下实现了流固耦合.基于该方法研究了不同风速下的流场分布情况和叶片变形情况.结果表明:本文计算值与文献[14]中的测量值吻合较好,两者最大误差不超过5%,验证了本文数学模型和计算方法的正确性;随着风速的增大,叶轮表面的速度值也在增大,气动压强分布的不均匀性更加明显;当风速由5m/s增大至12.5m/s时,叶片的最大形变量增大了0.91m,叶片形变量与风速呈非线性变化关系;挥舞是叶片的主要振动形式.     

风电-水泵微电网中风机容量配比的优化研究

主要基于粒子群算法提出了一种风电-水库的容量配比方法,考虑了在波动风能、降雨量和库容约束条件下,风电转化成水力发电量效率可达到最大的风机安装容量.     

直驱型风电机组市场近况

本文介绍了直驱型风电机组的两种技术路线,以及该类型机组与双馈型风电机组的优劣势比较,同时,分析了目前直驱型风电机组的市场情况。     

Unconventional Wind Turbine Design

正Wind energy has often been touted as one of the most reliable sources of renewable energy.Substantial efforts have been made to harness this awesome power of nature.The designs of wind turbines have evolved over the years,     

Haliade-X Offshore Wind Turbine

正According to John Lavelle,CEO offshore Wind at GE Renewable Energy,the prototype GE Haliade-X offshore wind turbine has produced the most recent record of 312 MWh of electricity in a single 24-hour period.This prototype GE Haliade-X offshore wind turbine is installed in the Dutch city of Rotterdam,and started producing its first power in November 2019. Since then,it has set several world records.The latest record of 312 MWh was made after the prototype was optimized to operate at a 13 MW power output.     

形形色色的风力机

介绍了各种风力装置的原理和特征．除了常见的水平轴风机外．对各种垂直轴风机也有较详细的介绍，文章还对一些新的风机，例如旋风式风机、建筑风机的发展潜力作了分析。     

风力发电机组叶片故障诊断

风机叶片的裂纹和断裂是导致风机机组事故的重要因素之一,尽早诊断出风机叶片的故障部位与故障程度,对安全生产具有意义重大.本文将叶片振动信号作为研究对象,利用小波分解方法对其进行信号分解,并与时域和频域方法处理结果进行对比分析,得出诊断结论.仿真结果表明：小波分解方法可以更有效的获取故障特征信号,具有较高的故障诊断率.     

风电场风力发电机组塔架基础设计研究

基于广东徐闻洋前风电场工程,对风力发电机组塔架基础设计进行研究。通过合理的设计优化,在基础形式、桩型、稳定性等方面采用了独特的思路和新工艺。     

基于运行数据的风力发电机组功率特性分析

针对实际1．5MW风电机组．通过获取反映机组运行性能的实测风速、功率等数据,采用Bin方法对数据进行处理后,获得风电机组的功率曲线,并将其推广到机组风能利用曲线的提取。通过计算得到了2台机组的实际运行功率曲线、风能利用曲线及其标准差值．对风电机组的运行性能进行了对比分析和评估。     

至压两次跌落对双馈型风电机组的影响分析

对于电压跌落,存在电压连续两次跌落的现象。指出了电压会发生两次跌落的现象,分析了双馈型风电机组在电压跌落过程中定子磁链衰减变化现象。结果表明在电压发生第二次跌落时,应考虑定子磁链初始值的问题。通过现场试验结果,验证了未考虑定子磁链初始值,两次电压跌落的间隔时间不同对风电机组的影响。