气动载荷作用对大型风力机叶片-塔架净空影响分析

针对DU翼型水平轴风力机,为了探究气动载荷作用对风力机叶片-塔架净空的影响,利用GH Bladed对5 MW风力机进行仿真计算,通过探究风速、桨距角、功率对风力机叶片-塔架净空的影响,分析了叶片-塔架最小净空工况下叶片的结构动态响应,证明了风力机运行的安全性.结果表明,通过理论计算与仿真计算对比发现,最小净空值误差小于...     

偏航对风力机气动性能影响的数值模拟研究

采用基于滑移网格模型的三维非定常数值模拟方法,对NREL Phase Ⅵ风力机在轴流工况下的气动性能进行计算,并与参考文献提供的实验值进行比较,验证了方法的可靠性。然后对该风力机在偏航工况下的尾迹结构和气动性能进行计算,结果表明:偏航工况时,风力机尾迹呈现明显的偏斜特性,且尾迹区的速度恢复比轴流工况慢;旋转周期内,叶片根部和中部受偏航入流的影响较大,导致叶片表面压力变化较大且吸力面流动分离严重,而叶尖区域受偏航的影响较小。计算结果能够为研究风力机的动态失速以及风场中风机群的优化布置等问题提供指导。     

强湍流相干结构位置的改变对风力机叶根载荷的影响研究

真实环境运行的风力机常受到强湍流相干结构对其的影响,而湍流相干结构的发生具有空间位置的不确定性和随机性,叶片作为捕获风能的主要部件其载荷直接关系到风力机运行的安全性,因此该文对湍流相干结构位置的改变对叶根载荷的影响展开研究.结果表明,湍流相干结构位置的改变对摆振力矩影响较小,位置的下降会使得挥舞力矩趋于稳定且波动集中;...     

雷诺数对风力机专用翼型气动性能影响的研究

雷诺数是影响翼型气动特性的主要参数之一,当雷诺数在5×10~5～1×10~7范围内变化时,基于N-S控制方程,对S827翼型在攻角α为-14°～45°范围内变化时的气动特性进行数值计算,研究了雷诺数对该翼型的升力特性、阻力特性、最大升力系数、最大升阻比、流动分离特性、失速特性等气动特性的影响.     

风力机疲劳问题分析

从风力机的疲劳载荷源和疲劳寿命要求出发对风力机疲劳问题进行了分析,确定了风力机疲劳分析的方法和步骤,根据风速分布和设计寿命,采用雨流计数法制定出疲劳载荷谱,然后由疲劳载荷谱计算风力机疲劳寿命.     

微型风力机风轮的结构优化及分析

依据风力机风轮结构设计理论和微型风力机的具体工况,从叶片数、叶片形状和翼型3方面对微型风力机风轮结构进行了优化,得到3种不同的风轮结构方案。结合微型风力机风轮的结构特点和实际工况,运用计算流体动力学软件(FLUENT)建立风轮的三维流场仿真模型,并验证该仿真模型的有效性。分别对3种不同的风轮结构进行气动性能分析,对比其输出转矩和输出功率,确定最优的微型风轮结构。     

基于三维风模型的风力机叶片载荷计算和偏移分析

研究了风剪切、塔影效应和湍流影响下的叶片有效风速模型和气动载荷的计算方法。并以额定功率为2MW水平轴三叶片风力机为例,应用Bladed软件,分别在考虑风剪切、塔影效应和考虑风剪切、塔影效应、风湍流2种情况下,对叶素挥舞方向(即垂直于风轮平面的方向)的风速分量、摆振方向(即平行于风轮平面的方向)的风速分量,相对风速,摆振载荷和挥舞载荷,以及叶尖在摆振和挥舞方向的偏移进行计算和仿真分析。     

翼型厚度及风速对垂直轴风力机气动性能影响研究

为研究翼型厚度及风速对垂直轴风力机气动性能的影响,选择NACA2412、NACA2415、NACA2418三种不同厚度翼型的垂直轴风力机在不同风速条件下,基于滑移网格法和剪切应力输运(SST)k-ω湍流模型对其进行性能仿真研究.通过对比功率系数Cp、力矩系数CM及平均功率P,分析了翼型厚度及风速对垂直轴风力机气动性能的影响.结果表明:在低叶尖速比时,增大翼型厚度不仅提高了风力机的功率系数及力矩系数,还增大了风力机高效运行的叶尖速比范围,提高风力机最大功率系数的同时降低了最佳转速.而风速对风力机的输出功率有着较大影响.研究结果可为风力机的结构设计与优化提供参考.     

风力机叶片气动载荷的优化研究

为了研究垂直轴风力机的叶片气动性能,利用流固耦合法模拟了垂直轴风力机在实际工况下的气动载荷分析,模拟结果表明,由于翼型后部较薄,受到的变形应力最大。为了避免因叶片变形而引起风力机整体气动性能下降,提出了通过加大翼型后部厚度的方案来提高叶片的强度,并通过数值模拟对改进后的翼型做了气动性能分析,得出了适当的增加翼型后部厚度,并不会对翼型气动性能造成太大的影响,验证了此方案的有效性。这些研究结论为今后垂直轴风力机的设计制造提供了一定的参考依据。     

基于叶素-动量理论及有限元方法的风力机叶片载荷分析和强度计算

风力机叶片是整个风力发电机组的核心部件,其结构需保证风力机可以有足够的刚度、强度和稳定性.风力机叶片所受载荷是强度分析的关键.运用CATIA对风力机叶片进行三维建模,得到叶片的外型参数.基于叶素-动量理论(BEM)对风力机在正常工况下所受到的载荷进行分析和计算,并利用有限元软件(ANSYS)对其进行应力分析,得到了叶片上的应力分布规律,并对其进行了强度校核.分析结果可为风力机叶片载荷研究做参考.     

风力机叶片设计及翼型气动性能分析

叶片作为风力发电机最关键的部件,其气动特性好坏对于风力发电至关重要。以750 k W风力机叶片为例,采用Wilson设计方法对叶片进行设计。在此基础上,应用流体计算软件CFD对所选翼型进行气动分析,得出翼型表面压力随攻角变化关系。该方法可提高风力机叶片等复杂曲面的建模效率并可对叶片后续的气动性能分析奠定基础。     

风力机桨叶翼型的气动特性分析

为了探讨风力机翼型的气动特性，利用计算流体力学软件对风力机中常用的NACA63—215翼型进行了数值分析，得出了NACA63-215翼型的升力系数、阻力系数及升阻比随来流攻角的变化关系；并根据数值计算的结果分析了NACA63—215翼型的气动特性。     

地震及多风况下风力机塔架动力响应

为分析不同风速的湍流风与地震联合作用下大型风力机塔架动力学响应,以美国可再生能源实验室(NREL) 5 MW风力机为研究对象,基于考虑土-构耦合效应的Wolf理论,利用动态入流理论及Prandtl理论修正的叶素动量理论计算气动力,基于FAST软件预留数据接口开发了地震载荷计算模块,建立了湍流风与地震联合作用下的风力机仿真模型;计算了5组风速与30种强度地震耦合共150种工况下的风力机塔架动力学响应。结果显示：额定风速下,塔顶位移响应受地震激励影响明显;低风速下地震作用对塔架加速度响应影响较大,高风速的湍流风会加剧塔架剪切力和弯矩响应;湍流风与地震联合作用时,塔顶位移及剪切力和塔基剪切力及弯矩的临界地面加速度峰值随风速的增大先增大再减小,塔顶加速度的临界地面加速度峰值在高风速下随风速增大而增大。     

不同翼型对垂直轴风力机性能的影响

采用移动网格技术对小型垂直轴风轮湍流瞬态流场进行了数值计算,得到了不同厚度的四种NACA00XX系列对称翼型风轮的力矩系数、风轮功率和风能利用系数及其变化规律,详细分析了翼型厚度对小型H型垂直轴风力机风轮气动性能的影响,研究表明翼型厚度对风力机的各气动参数有较大的影响,在同一系列翼型中存在一最佳翼型厚度。     

基于通用翼型的小型风力机叶片结构设计与性能分析

以风力机的通用集成翼型为对象,分析了通用翼型升力系数、升阻比等气动性能.选取了自主设计的相对厚度为18％风力机通用翼型,完成了小型风力机叶片的气动外形设计.以修正的风力机风轮空气动力学模型为基础确定了叶片弦长以及扭角的分布.根据叶片的形状参数,完成了叶片的三维实体以及有限元模型的建立,应用ANSYS软件分析了叶片的结构...     

电加温热载荷对直升机风挡玻璃的影响

研究了电加温直升机风挡在极限飞行工况条件下受电加温热载荷的影响.通过对离散气动载荷进行参数化处理,建立一种可以在风挡表面施加非均匀气动载荷的方法.基于ABAQUS软件分析直升机风挡在各个飞行姿态下的受力状态,找出较为危险的飞行工况;基于ANSYS建立风挡的电热耦合模型,计算出低温环境下风挡玻璃电加温过程中的风挡厚度方向...     

小型风力机叶片模态特性及强度分析

以600W水平轴风力发电机(HAWT)叶片为研究对象,基于结构动力学和空气动力学相关理论,利用有限元ANSYS分析软件,首先对叶片在静止和不同转速下的模态特性进行分析和比较,然后根据风力机叶片所受载荷的主要形式,将载荷施加到风力机叶片上,对叶片进行强度分析。结果表明:叶片在旋转状态下的固有频率高于叶片在非旋转状态下时的固有频率,而振型在两种状态下相似。叶片受到载荷后,叶片中部(特别是中部前缘)是叶片易损部位。研究结果对风力机叶片的动力学分析、优化设计及疲劳分析有一定的指导意义。     

干扰气流对Φ型风力机气动特性影响研究

在升力型立轴风力机的叶片旋转一圈中,两方位角叶片的攻角为零,产生为负值的刹车力矩,需要消耗其他叶片的正功来克服此力矩,进而降低了风力机整体性能。提出采用干扰气流来改善零攻角区域叶片周围流场,进而提高升力型立轴风力机气动性能的新方法。以美国Sandia国家实验室旋转直径2 m的Φ型风力机为研究对象,基于多流管模型,分析干扰气流对位于赤道半径R、0.8R和0.6R叶素的攻角、切向力、法向力的影响规律。计算结果证明,在干扰气流的影响下,两零攻角方位角的攻角、切向力和法向力均有明显提高;在180°旋转角,叶素的攻角、切向力以及法向力增幅,随着旋转半径的减小而增大。以上研究结果证明干扰气流有效地改善了零攻角区域叶片的气动特性。     

L小翼对风力机气动性能的影响

以NREL 5MW水平轴风力机为研究对象,通过数值模拟方法,研究了未偏航状态和偏航状态下L小翼（β=45°、a=2m）对风力机气动性能的影响。通过分析叶尖处速度矢量图可知,安装L小翼能够降低叶尖扰流下洗速度,改变叶尖环量分布,减小叶尖涡强度,延缓叶尖处气流与叶片过早分离,增大了叶片上下表面压差,在较宽风速范围内提高了风力机的输出功率。当风力机处于偏航状态时,L小翼对风力机功率增升作用随着偏航角度的增大逐渐减小,随着风速的增大,功率增升作用先增大减小,在额定风速时功率增升效果最明显。L小翼增加了叶片转矩的同时降低了叶片输出转矩和轴向力的波动,改善输出电能品质,提高叶片抗疲劳性能,增加叶片使用寿命。