基于汽热法风力机叶片除冰传热分析

基于气热法对风力机叶片除冰的传热计算进行分析,主要为给定空气加热器输出热量后,对除冰时间的传热分析进行计算。首先介绍了风力机叶片结冰的机理和气热法除冰的原理,然后进行传热过程中的对流换热以及导热的理论计算,从而得到了各个传热过程中的传热量,并且估算出最佳除冰温度下空气加热器的最小输出热量,最后通过仿真实例计算出理论上达到除冰要求时所需要的时间。对叶片进行传热分析可以评估除冰系统运行时的效率,提高除冰系统的经济性,同时也为工程传热计算提供依据。     

垂直轴5叶片阻力型风力机的动态特性

采用CFD对风轮直径为4 m的垂直轴5叶片阻力型风力机的瞬态流场进行数值模拟. 通过对不同入口风速和风力机转速条件下风力机流场和力矩系数随时间的变化情况的计算模拟,分析了垂直轴5叶片阻力型风力机的动态特性. 结果表明,流场和力矩系数的变化具有周期性,随转速增加,力矩系数的均值和周期均减小,振荡幅度增大;随风速增加,力矩系数均值和振荡幅度均大幅上涨. 力矩系数呈调制波形式,风速对曲线形态有较大影响. 随风速增大,风力机的最佳转速和风能利用率逐渐增加. 当入口风速从7.5 m/s增加到9 m/s时,风力机的最佳转速和风力机的风能利用率最大值分别从13 r/min和23.2%增加到19 r/min和25.8%.     

基于DFIG风电机组的MPPT模糊控制器研究

通过研究双馈异步感应电机(DFIG)风力机系统中模糊控制器调节转子侧转换器,提出一种最大功率点跟踪方法,以此在不测风速的情况下捕捉最大风能。通过在MATLAB/SIMULINK平台对10kW的双馈异步风力发电机进行仿真,给出仿真结果,并验证所提出的控制策略。     

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。     

风力机桨叶超声波除冰实验技术研究及其应用

利用人工环境实验室、模态分析系统、自行设计的两套超声波除冰设备和嵌有压电陶瓷片的风力机桨叶建立风力机桨叶超声波除冰实验台,对不同覆冰状态下的桨叶进行了模态分析,从桨叶的曲率模态参数中提取风力机桨叶覆冰区域与覆冰厚度参数,并利用压电陶瓷片产生的超声波横向剪切应力给风力机桨叶除冰。实验表明,根据所获得的覆冰区域与覆冰厚度参数能较准确地诊断风力机桨叶覆冰状态,超声波除冰技术适用于风力机覆冰桨叶。通过对实验数据分析,提出了除冰时间与覆冰厚度、除冰能耗与覆冰温度和除冰能耗与覆冰厚度之间的定量关系式,为设计超声波桨叶除冰系统提供实验依据。     

基于粒子群优化算法的风力机塔架结构优化设计

为了降低风力机塔架成本以及提高塔架的结构性能,编制粒子群优化算法程序,在算法程序中嵌入有限元方法,选取塔架壁厚、塔底直径及塔顶直径为设计变量,以强度、刚度、振动性能及稳定性为约束条件,建立了以质量最轻为目标函数的塔架优化数学模型,对某1.5 MW风力机塔架结构进行了优化设计。结果表明,优化后塔架的结构性能得到了改善,塔架变形对壁厚变化较为敏感,塔架质量减少了16.3%,说明了计算模型的有效性,可为同类塔架的设计提供参考。     

基于格尼襟翼的多机组垂直轴风力机性能增效研究

为探究格尼襟翼对垂直轴风力机气动性能的影响,结合TSST湍流模型对直线翼垂直轴风力机展开数值模拟研究.结果表明:低尖速比下,格尼襟翼可显著提升垂直轴风力机的气动性能,但在高尖速比下会降低气动性能;垂直轴风力机组间流体速度随尖速比的增大而增加,此高速流体可有效提升机组风能利用系数;因上游风力机组间流体加速作用,下游风力机...     

风剪切下风力机组俯仰控制策略研究

为增加风电场总输出功率,采用大涡模拟(LES)方法,利用致动线法(ALM),基于开源CFD软件OpenFOAM对风剪切下的风力机组4种风轮俯仰工况进行数值模拟,对比每种工况下的风电场总输出功率,并结合流场参数分析输出功率存在差别的内在原因。结果表明:风电场上游风力机尾迹可对下游风力机性能产生严重影响;风轮俯仰角增加时,风电场上游风力机输出功率先增后减,下游风力机输出功率持续增加;仰角为9°时风电场总输出功率比无俯仰控制策略时提升393982.25 W。     

安装角变化下垂直轴风力机气动性能的研究

建立了3D垂直轴风力机模型,应用FLUENT软件求解三维非定常不可压缩N-S方程和RNGκ-ε湍流模型,采用SIMPLE算法并结合滑动网格技术,数值模拟了安装角变化下垂直轴风力机的三维非定常流场,分析了不同时刻的速度、涡量分布、风力机总转矩的变化规律及风能利用系数。结果表明,计算区域流场复杂,垂直轴风力机的转矩呈周期性变化,风能利用系数随安装角变化而变化。     

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1．5MW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。