峡谷和垭口地形风场特征的CFD数值模拟

为获得峡谷和垭口地形的风场特征和典型位置的风加速效应,采用计算流体动力学(CFD)方法进行模拟计算,将计算得到的单山结果与风洞试验及规范进行对比以验证CFD计算的有效性,对峡谷和垭口地形进行数值模拟计算,分析峡谷和垭口在不同山脚间距时的加速效应,针对内侧山脚和山顶处的加速比给出设计建议.研究表明:山顶处加速比最大;山体横风切面的加速效应比顺风切面显著;CFD模拟与风洞试验结果吻合较好;山顶处,垭口地形风加速效应比峡谷和单山都大;内侧山脚加速比随着两山靠近而增大;内侧山脚处,峡谷地形的加速比小于规范下限,垭口地形在山间距小于一半山体底部直径、离山表面高度低于0.4倍山体高度时的加速比大于规范上限;山顶处的加速比在各种工况下均比较接近;不建议将山顶和垭口位置作为构筑物的选址地点.     

10MW风力机叶片设计与动力特性

为了研究大型风力机叶片在静止和转动状态下的振动模态及其变化特点,通过叶素动量理论和复合材料的叶片设计方法完成了10 MW风力机叶片的设计.基于多体系统动力学理论和超级单元模型,结合动力学分析软件ADAMS对静止状态下叶片的线性特征值进行了分析,考虑叶片的弹性变形和旋转,应用刚性积分方法对叶片的非线性控制方程进行数值求解,通过傅里叶谱分析方法,实现风轮旋转条件下的运转模态识别.结果表明,在动力刚化效应作用下,叶片的固有频率会随着转速的增加而增大.     

基于最大功率追踪的双馈风力发电机直接转矩控制

根据风力涡轮机的工作原理及风电控制系统的特点,构建了以双馈感应电机为对象的变速恒频风力发电系统,为克服大风扰动对风电机组有功功率的影响,提出了采用融合最大功率追踪算法和直接转矩控制算法的控制策略,以提高功率控制的平稳性.以某风场1.5 MW双馈式风力发电机为参照,搭建机组的Matlab仿真模型,对不同风速扰动下的机组功率控制进行仿真,仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性.     

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。     

基于NASA观测数据的风电出力时空分布及波动特性分析

为克服实际风电场运行数据难以获取的问题,提出一种基于历史风速的风资源评估方法。首先,基于美国NASA(National aeronautics and space administration)数据中心获取风速数据,并利用假想风电机组模型转化为风机出力时间序列;然后,通过对时间序列的统计分析,计算期望、半载概率等指标评估风电出力的时空分布特性;最后,通过计算风电出力方差和分析相邻峰谷点差值概率分布规律分析风电出力的波动特性。所提方法能够同时考虑风资源自然特性和风电机组特性,且能对风电波动特性提供定量描述。利用所提方法对山东省风资源的评估结果表明:山东省可利用风能资源随地区、季节和昼夜的变化呈现出明显规律。     

微小型涡喷发动机向心涡轮的流动仿真

为了详细研究微型向心涡轮的内部流动特性,对一台自研微型涡轮发动机的涡轮进行了气动设计和全三维粘性数值模拟仿真,验证了叶片型线设计方案的可行性,得到模拟计算结果（落压比为1.91,总压绝热效率0.73,出口气流马赫数为1.2,流量13.8g/s）。研究了微型涡轮设计工况下内部的气流状态,对微尺寸下涡轮内部的流动特性及各种流动损失产生的特点及原因进行分析总结。结果表明：导向叶流道内的流动损失主要为由气体粘性引起的叶型损失;动叶流道中流动损失主要为气体在动叶前缘产生冲击形成的滞止损失与边界层损失,动叶出口叶片尾缘处形成的尾迹涡流损失。     

三边形桅杆风荷载谱模型试验研究

对三边形格构式桅杆进行了均匀流和两种紊流下的高频测力天平风洞试验,得到了顺风向、横风向和扭转向的气动力系数以及脉动风荷载谱。采用基于风速谱的数学模型对顺风向脉动风荷载谱进行拟合,验证了该经验公式在不同流场下的适用性。根据试验所得横风向和扭转向脉动风荷载功率谱曲线的特点,建立由紊流激励和旋涡脱落激励两部分组成的谱函数数学模型,最小二乘法拟合结果与风洞试验结果吻合良好。横风向脉动风荷载谱以紊流激励为主,紊流强度15%时旋涡脱落激励贡献仅占10%,扭转向脉动风荷载谱中旋涡脱落激励贡献明显增大,达到40%。     

山地风电场工程水土保持方案初探

文章介绍了山地风电场具有生态系统脆弱、地形复杂、对外交通条件差、毗邻旅游风景区等特点,风电场开发建设过程中将会对原有地表造成破坏,导致植被退化、水土流失加剧。针对山地风电工程水土保持措施进行探讨,以期为类似项目的水土保持提供借鉴。     

燃气轮机排气温度异常检测及诊断

针对燃气轮机运行过程中的健康维护问题,提出了一种基于模糊C均值聚类的燃气轮机排气温度异常检测方法。以某型工业燃气轮机为例,采用模糊C均值聚类算法对排气温度的监测数据进行了聚类分析,得到了燃气轮机不同运行状态下的排气温度特征模式,并在此基础上实现了燃气轮机排气温度异常状态下的故障诊断分析。研究结果表明,燃气轮机甩负荷及其热通道部件的损坏失效均能够对排气温度产生不同程度的影响,模糊C均值聚类算法可以有效实现燃气轮机排气温度的异常检测,为燃气轮机性能退化预测及故障诊断提供决策参考。     

半潜型风电浮式基础运动特性试验研究

针对5 MW海上风机半潜型浮式基础的运动特性进行模型试验研究,考虑系泊线、塔柱及叶片,采用1∶50的比例制作浮式基础在内的风机系统模型,设计加工了人工风场产生风载荷。通过无接触式光学六自由度三维运动测量仪测量模型在风浪联合作用下的运动响应,测试不同海况、不同风速下的风机系统运动响应,得到了风机系统的固有运动特性,幅频响应特性,以及定常风对浮式风机纵荡、垂荡、纵摇的影响规律。通过实验结果,评估了风机浮式基础在不同海况下的发电作业和生存能力。