风力机叶片三维气动特性分析

应用FLUENT软件,采用三维计算流体动力学(CFD)方法对水平轴风力机叶片进行三维气动分析,得到不同风速下的功率曲线、各截面的压力分布图和叶片三维压力分布图,并与叶素动量理论(BEM)计算结果进行对比。结果表明大功率风力机叶片气动性能计算采用三维CFD理论更能反映叶片的实际工作情况。     

某兆瓦级水平轴风力机叶片气动设计和性能评估

基于片条理论,建立了水平轴风力机的气动参数和性能计算模型,并考虑了叶尖损失、叶根损失、叶栅影响和重载荷下对片条理论参数的修正。以此为基础设计完成了某1.5 MW水平轴风力机叶片的气动外形,并对其气动性能进行了评估,结果表明该风力机叶片气动性能达到设计要求,具有较佳的风能利用系数和运转特性。     

垂直轴风力机叶片翼型的气动性能分析

风力机叶片翼型的气动性能决定了风力发电机组的功率及载荷特性,不同形状类型的叶片翼型具有一定的气动性能规律。为了提高风力机性能,以垂直轴风力机 NACA4409叶片翼型为例,采用XFLR 5程序对其气动性能进行数值模拟分析,结果表明选择适当的叶片翼型相对弯度对提升叶片翼型的气动性能效果显著。对高升力叶片翼型作为垂直轴风力机叶片翼型的可行性的探讨,结果表明,叶片翼型在正迎角范围内,气动性能优异,而在负迎角下的气动性能不理想。     

风力机叶片设计方法的发展

本文介绍了大型风力机叶片设计技术现状,叙述叶片气动设计、结构设计等关键技术。随着风力机组向大容量方向发展及海上风能的开发利用,将对风力机叶片的设计提出了挑战。     

某1 MW水平轴风力机叶片气动设计及载荷计算

基于片条理论,考虑了叶尖损失、叶根损失、叶柵影响和重载荷下对片条理论参数修正的情况下,完成了某1 MW水平轴风力机叶片的气动设计,并对其气动性能进行了评估;最后根据IEC规范对叶片在不同风况状态下进行载荷计算,所得结果可为同类风力机气动设计和结构设计提供参考。     

风力机叶片的颤振分析

本文以二维模型为分析对象，建立了叶片颤振的分析方法。并利用本文建立的方法，直接由实验曲线求得气动阻尼矩阵和刚度短阵，对叶片稳定进行分析。     

基于流固耦合法的垂直轴风力机叶片翼型气动性能分析

为了使风力发电机组具有较稳定的工作性能,提高其风力机叶片翼型的使用寿命,对叶片翼型进行了强度分析。以NACA0015(对称翼型)叶片翼型为研究对象,对其建立了三维模型,设定了旋转域及相关边界条件,采用流固耦合方法,利用ANSYS-CFX软件对垂直轴风力机叶片翼型进行了气动性能分析。结果表明,在常温常压且风速10 m/s,转速80 r/min的工况下,位于叶片后缘处变形最大为3.961×10-4mm,不同位置变形量与厚度呈线性关系,适当增大叶片翼型后缘厚度的方法,能够增强叶片翼型的强度,使其具有很好的抗变形能力。因此,增加叶片翼型厚度可减小叶片翼型变形量,提高叶片翼型的使用寿命。     

叶尖小翼对风力机叶片气动性能影响的数值研究

对某2.0 WM机型叶片进行叶尖小翼应用的气动特性研究,对比分析了不同叶尖小翼设计方案对风轮推力和轴端功率的影响.对带叶尖小翼的叶片W4设计方案,进一步探究了风轮的推力和功率输出,同时对比研究了有无叶尖小翼叶片叶尖区域的表面压力分布、迹线和速度矢量分布情况.结果表明:所设计的8种叶尖小翼方案均能提高风轮的轴端功率输出,...     

风轮机桨叶生产工艺的现代化

指出了大型风力发电设备转轮叶片的结构特点和材料性能,提供了现代化制造工艺和装备。同时还介绍了降低风电机组成本的方法、风力发电开发方面的课题。     

大型风力机叶片状态监测方法研究进展

叶片是风力机捕获风能的关键承力部件,其受力复杂、故障率及维护费用高,一直是制约风力机安全性、经济性的关键因素。为促进叶片服役期安全保障技术的发展,根据监测原理,对叶片常用监测方法进行综述。叶片常用监测方法可分为基于振动信号和机械波的接触式以及基于热力学和光学的非接触式监测方法:接触式方法通过叶片振动信号的时频、频谱等信息或叶片损伤时释放出应变能量判定叶片的安全状态;非接触式方法可分为红外热成像、激光多普勒测速仪和计算机视觉监测方法。在介绍各种叶片监测方法的基础上分别阐述了它们在叶片状态监测中的研究进展和应用现状。最后,对叶片状态监测方法在实际风力机的应用提出了建议与展望。     

Classification of lightning damage to wind turbine blades

Lightning damage to wind turbine blades is of great concern to wind power installations. We investigate various issues arising from lightning damage and assess the causes through actual lightning observations as well as from high‐voltage and large‐current experiments. Although installing lightning receptors and down conductors provide a good countermeasure, blade damage can still be caused by lightning still. New techniques are needed to better protect blades from lightning surges; these may include not only better performance and layout of receptors, but also independent lightning towers and new types of blade materials. This paper provides a classification of blade damage sustained in winter lightning, ranked in severity by analyzing the many incidents of damage that have actually occurred in Japan. Moreover, a list of possible causes of damage and relative countermeasures is also presented. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

风力发电现状及叶片组成与回收利用综述

风力发电作为风能的主要利用形式,是目前全球可再生能源领域中最主要的发电方式之 一。伴随着风电行业的快速发展,早期安装的一批风电机组也将迎来集中退役,进而产生大量的废弃叶片。在“碳达峰碳中和”目标的背景下,废弃叶片的回收再利用受到了广泛关注,但由于叶片目前使用的复合材料难以降解且回收过程复杂,回收废弃叶片仍然是一个巨大挑战。介绍了风力发电的现状,并对当前采用的叶片材料及其性能特点进行了阐述,重点关注现有的废弃叶片热回收方法,将其与机械回收法和化学回收法进行比较,分析各回收技术的优缺点,旨在为废弃风电叶片的规模化回收提供合理的建议,从而实现风电叶片绿色回收,保障风电行业的持续健康绿色循环发展。     

风力机叶片的分段直前后缘设计技术与应用

目前风力机叶片的气动设计方法主要依据简化风车模型与Glauert旋涡理论,但这两种方法得到的叶片在叶根及叶尖弦长过大,在叶根附近扭曲严重,对整体性能及加工制造不利。文章在Glauert旋涡理论设计方法基础上,给出了一种前后缘分段直线化设计技术及其在风力机叶片的气动外形设计中的应用。利用该技术对1MW风力机叶片进行气动设计与计算,得到了风力机在浆矩角可调及风速变化情况下的气动性能预测结果,为风力机叶片多参数化建模及优化设计方法奠定了理论基础。     

风电机组风速功率特性曲线建模研究综述

风速-功率特性曲线是风力发电机组设计的基础,也是考核机组性能、评估机组发电能力的一项重要指标。介绍风速-功率特性曲线的定义、概念和基本特点,分别从参数方法、非参数方法、离散方法、随机方法 4个方面详细阐述风速-功率特性曲线建模的实现方法。分析建模精度的评价方法,提出目前风速-功率特性曲线建模遇到的问题以及需要进行深入研究的发展方向。     

基于复合形法的风力机桨叶优化设计

采用Glauert模型设计1.3 MW的风力机桨叶,采用修正的片条理论为气动计算模型,以风力机年能量输出最大为优化目标,提出以风力机年平均输出功率和叶轮实度为优化目标,采用复合形法搜索最优的桨叶气动外形.对比Glauert模型的初始设计,利用复合形法进行优化大大降低了桨叶弦长和扭角.     

玻璃钢／复合材料风力机叶片的开发

随着风机单机容量的增大,对风机叶片的设计、制造提出了更高的要求。由于玻璃钢/复合材料具有强度高、容易成型、耐腐蚀性能好、抗震性能较高等特点,因而目前在大型兆瓦级风机叶片制造中得到了广泛应用。介绍了国内外风机叶片的发展概况,分析了玻璃钢/复合材料风机叶片的特点,并从气动设计、结构设计、工艺设计、认证规范和产业化等方面介绍了风机叶片的开发过程。     

贯流式机组桨叶与导叶全三维联合设计

为了充分反映水流经过导叶后的流态对桨叶入流的影响,本文建立了灯泡贯流式机组桨叶和导叶的全三维联合反问题计算模型。在包括桨叶和导叶的计算域中,求解联立的控制方程,同时设计得到了导叶和桨叶的空间叶型。采用联合设计和单独设计模型分别设计了一低水头贯流式机组的桨叶和导叶,并在设计工况下对其进行了全流道湍流数值模拟。性能预估结果表明,与单独设计相比,联合设计的桨叶进口边附近压力分布得到改善,导叶和桨叶段的联合损失减小,转轮效率提高。