基于结构化网格的风力提水机叶片三维数值分析及试验研究

采用FLUENT软件对设计的具有航空翼型的带扭转角的风力提水机叶片进行了结构化网格数值模拟分析。计算结果表明,所设计的低实度风轮风力提水机能在2.8 m/s的轻风下起动,叶片三维流动特性良好。在额定工况下叶片气流未出现明显分离现象,最大风能利用系数可达0.43,较传统的风力提水机的风能利用率提高22.8%。最后通过小型开口低速风洞的叶片物理模型试验进一步验证了数值模拟的可靠性。     

新型高效风力提水装置风洞实验

为了解决传统风力提水机存在的多叶片大实度、风能利用系数低下、生产成本高等问题,对所设计的具有低实度、高气动性能的新型高效风力提水装置进行实验研究。推导了适用于风力机的相似理论,建立新型风力提水装置的物理模型,在河海大学风洞实验室中进行吹风实验,测量了额定工况下风轮的风能利用系数以及不同工况下装置的流量,并绘制流量特性曲线。实验结果表明,装置在2.8m/s微风下能够起动,在额定工况下风能利用系数可达0.43以上,达到设计要求,在设计扬程下风力机与水泵匹配性能最好,效率达到最大。     

某雷达站风能动力提水研究

风能是一种取之不尽用之不竭的优质、卫生的可再生能源,风力提水技术是风能利用的一个重要方面。以某雷达站风能动力提水工程为例,介绍风力提水可行性、风力提水机的选择、供水方案以及各设计参数的确定。实践证明,风力提水具有显著的经济效益、生态效益和社会效益。     

FD4—LB风力提水机生产应用工作性能测试与分析

本文介绍了ＦＤ４－ＬＢ尽力提水机生产应用工作性能的监测成果。主要内容包括风力提水机的起动特性、风轮转速与风速的关系，流量特性、水功率及效率特性。     

利用风能提水曝气与加强水力循环的探讨

水体曝气充氧可以起到改善水质的作用,但目前常采用的曝气方法存在运行管理成本高等问题。为此,在分析我国风力提水发展现状的基础上,开展了利用风能提水曝气和增加水力循环方面的研究,探讨了利用风能改善水环境和修复水生态的优势。研究认为：利用风力提水对水体曝气充氧,改善水质是可行的,并且风力提水设备具有一次性投资、长期受益,投资小、收益大,节能环保等优点。     

基于流固耦合的农用风力机叶片应力及振动仿真研究

以农田水利工程使用的额定功率为1 000 W的小型水平轴风力提水机叶片作为研究对象,对叶片强度进行了单向流固耦合数值模拟,得到了叶片多种工况下的受力变形规律。基于流场计算结果,对叶片进行了预应力模态分析和无预应力模态分析,得到了叶片前6阶振型和不同工况下的固有频率。结果表明:叶根部位存在局部应力集中,风力机叶片静应力随风速增大有不同程度的增大,且最大静应力远小于许用应力,不足以使叶片产生裂纹。预应力作用使叶片固有频率有所增加,随风速增大影响越大,尤其对低阶频率影响更加明显,对叶片进行振动分析应进行考虑。     

基于流固耦合的风力机叶片刚强度分析

基于ANSYS Workbench平台,对某小型风力提水机进行单向流固耦合分析,将流场计算得到的叶片表面的风荷载加载到叶片上,再进行静应力有限元分析。对不同工况下的风轮进行分析对比,得到风轮应力和变形规律。结果表明,在额定风速8 m/s工况下,最大等效应力集中在叶根部位;风机叶片静应力随风速增大而增大,且最大应力小于许用应力,然而长期应力集中的状况容易导致疲劳破坏;风机整体最大变形出现在叶尖处,而轮毂与叶片连接处基本上没有发生变形,呈梯度分布。     

风力机叶片气动性能设计研究

在风力机组叶片的设计参数中,弦长、扭角和主要翼型沿叶片展向的安放位置对叶片的气动性能有着极其重要的影响。基于动量叶素理论,考虑叶片损失、推力修正和叶片厚度、宽度对叶素攻角的改变等因素,编写了风力机气动性能计算程序。发展了基于遗传算法,以叶片弦长、扭角和主要翼型沿叶片展向安放位置作为变量,以风能资源利用系数最大化为目标的风力机叶片气动性能设计方法。并给出算例,得到一种风能利用系数为0.480 7的风力机叶片,证明了该方法的可行性。     

FTD—5.2风力提水发电机通过部级鉴定

FTD——5.2型风力提水发电机是由水电部长春机械研究所设计,新疆水利机械厂试制的。于1986年9月20～22日在新疆通过了部级鉴定。该机主要用于解决偏远地区生活、生产用水用电问题。机上设有畜力提水装置,保证在无风的情况下,正常进行提水作业。该机成功地解决了将风能转变为机械能进行提水和同时将风能转变为电能进行发电的问题,并具有调速、调向、蓄     

风力提水技术

介绍了我国风力提水的现状及不同的风力机机型适用的条件和范围，提出了风力提水在我国推广的必要性和可行性。并对风力提水机在不同的使用条件下可取得的经济效益进行了分析。     

风力离心泵提水机组的试验研究

我国研制的风力离心泵提水机组由一台垂直轴三叶片可变几何型风车（ Ｃｐ ＝ ０－３５ ，λ＝ ２－４）和一台低速立式离心泵（ 额定转速５００ｒ／ｍｉｎ ，额定流量４０ ｍ３／ｈ，额定扬程６ ｍ） 以三角皮带联接组成．现场试验和生产考核证明机组有良好的匹配特性和运行状况．此种机组流量大，扬程适中，在灌溉等方面有广阔的应用前景     

流动空气压差比拟与风电叶片翼型线确定理论的探讨

翼型是风电叶片设计的关键元素,对风电叶片的气动性能、风能转化和利用率都有重要影响。因此,翼型研究一直是风电叶片研究的热点和难点。论文深入分析了流动空气与风电叶片的相互作用,提出了用空气重力比拟其流动前后压差产生的动力的概念,建立了流动空气沿风电叶片流动的能量转化关系,以此为基础推导出了风电叶片翼型线理论公式,并用Xfoil软件对比分析了翼型线理论公式确定的新翼型和BRUXEL36翼型,发现在-2°~6°攻角条件下,新翼型具有较高升阻比,其中在攻角为3°时,新翼型升阻比高出BRUXEL36翼型25左右。论文研究为流动空气与风电叶片相互作用理论及风电叶片翼型线理论的发展提供了新尝试和重要借鉴。     

展向翼型分布对风力机性能的影响研究

风力机叶片是由其展向不同位置且相对厚度不同的翼型积迭而成,展向翼型的分布影响风力机叶片的性能。为此,本文选取 8 种相对厚度不同的 NACA24 系列翼型,在考虑叶尖和轮毂损失的情况下,基于 MATLAB 程序计算各段的弦长扭角,利用 Qblade 软件模拟三种不同额定功率（300W、1.5MW、5MW）的水平轴风力机叶片,旨在研究不同额定功率下,展向翼型分布对风力机性能的影响。结果表明：随着风力机叶片展向翼型数量的增加,相同额定功率下,风力机叶片输出功率的数值逐渐增大,输出功率的增量逐渐减小;不同额定功率下,风力机展向翼型数量的增量相同时,随着额定功率的增大,输出功率的增加值占比逐渐减小。研究可为风力机叶片设计理论的发展提供借鉴。     

适用于独立变桨控制方式的风机气动模型和风模型的研究

建立了一种新的基于叶素理论的适用于独立变桨方式的风机气动模型,并与传统基于风能利用系数经验公式的风机气动模型进行了比较分析.同时基于风剪塔影理论建立了风模型,同新气动模型联合仿真,通过新气动模型的输出仿真结果验证了风剪塔影造成单只叶片的拍击力1P波动,3只叶片合成主轴气动转矩的3P波动.最后通过独立设定桨距角,联合对风模型与新气动模型仿真,验证了新模型对于独立变桨方式的适用性.     

基于降低风力机叶片损伤的风电场优化调度

叶片是风电机组的核心部件之一,占风机总成本的20%,是影响风电机组运行寿命的重要因素。通过对叶片在几种不同载荷工况下叶根材料破坏时循环次数的计算,再结合线性累积损伤理论,得到了不同工况下的叶片损伤量。在同时考虑了风电机组叶片损伤、启停次数以及功率控制要求的条件下,建立了风电场的多目标调度模型;并采用二进制遗传算法(BGA)对该模型予以优化,获得了风电机组启停组合和目标功率值。在此基础上,再结合实际算例来验证该算法,通过合理的机组调度,实现了在保证输出功率控制要求的同时,来优化风电机组的启停、改善风电机组的运行寿命以及减少风电场电力系统的运行成本。     

流动空气与风力发电叶片作用特性研究

流动空气与风力发电叶片作用特性是风力发电叶片设计的基础,是风力发电领域研究的难题。长期以来以动量-叶素理论为基础,以流过风力发电叶片空气流场为对象,相继建立了叶片优化设计的Schmitz方法、Glauert方法、Wilson方法和CFD方法等。但流经叶片过程中的空气对叶片作用的特性仍有许多问题需要亟待解决和深入研究。为此,论文应用伯努利方程推导了环状流动空气流过风力发电风轮时传递给风轮的能量计算解析式;应用动量矩原理推导了环状流动空气流过风力发电风轮时作用在风轮上的力矩解析式;提出了流过风轮的环状空气向风轮释放功率的解析式,从而发现风轮正常工作时,流过风轮的环状空气向风轮释放的功率等于环状空气流量、空气密度、环缘处风轮的牵连运动速度及环缘处流出空气的绝对运动速度在此点牵连运动速度方向上投影的连乘积。为叶片截面轮廓曲线后边缘特征参数设置提供了参考。     

不同风速谱激励下的风力发电机塔架风致响应及风振系数研究

为研究不同风速谱激励下,风力发电机塔架的风致响应,建立某兆瓦级风力发电机一体化有限元模型,基于经典随机振动理论对其进行风荷载作用下随机振动分析.得到了几种典型风速谱激励下风力发电机塔架位移响应功率谱密度.分析了不同风速谱激励对风力发电机风致脉动响应影响.根据Davenport峰因子取值法,讨论了不同保证率下的峰因子对风...