风力机叶片在不同载荷作用下的应力特性分析

针对额定功率为100 W的水平轴风力机叶片为研究对象构建实体模型,利用ANSYS有限元方法,模拟分析叶片在气动力、离心力及重力作用下的应力特征,最后由实验数据和模拟计算做对比分析。额定工况单独载荷作用研究,得出叶片应力主要受气动力与离心力的作用,重力影响不大;施加复合载荷,同一截面相对位置,叶片迎风面应力值大于背风面应力值,且随风速增加应力值逐渐增大,最大应力值处始终保持最大。     

风力机叶片动态应变分布特征的研究

针对风力机叶片动态应变分布规律特性,以NACA4415翼型叶片为模型进行了数值模拟,并与采用旋转遥测技术测试的该风力机叶片动态应变试验结果进行了对比分析。结果表明,数值模拟与试验结果趋势一致;在气动力作用下,风力机叶片的应变主要集中在叶片的中部略靠后的位置,其根部及叶尖附近的应变与中部相比较小,前缘部分的应变值与后缘部分相比较大,压力面应变值大于吸力面相应位置的应变值;在气动力的基础上施加重力和离心力后,叶根处应变值增加迅速,同时叶片中部应变值保持在较大的水平,主要是离心力和气动力共同作用所致。     

全装配式肋形薄壁结构构件标准化设计

文章结合全装配式肋形薄壁结构主要技术特征,分析了其“基于构件标准化”和“以提供完整建筑产品为目标”的标准化设计特点,提出了预制构件标准化设计的基本原则,针对肋形标准墙板和楼板的标准化设计,从结构构造、连接构造和配筋等方面探讨了设计技术要点,进而提出了全装配式肋形薄壁结构结构标准化设计的建议。     

基于ZephIR Lidar测风系统的风力机功率预测

针对低风速地区风资源评估及风力机功率预测问题,采用ZephIR Lidar测风塔测风系统实时监测风资源的方法,对呼和浩特市某地区进行风资源评估。利用MATLAB对测风数据进行拟合,验证ZephIR Lidar实时监测数据的有效性与准确性。在此基础上,计算某S翼型1.5 kW水平轴风力机的功率特性曲线,模拟其在16个风向的平均功率,并对该风力机进行功率测试。结果表明,ZephIR Lidar所测数据与测风塔测风系统监测数据的相关因子为0.92,表明ZephIR Lidar采集的数据是真实可靠的。ZephIR Lidar测风系统可有效地进行风资源实时评估与风力机功率预测,对风力机安装位置的选择具有指导意义。     

新型变桨立轴风力机涡效应分析

该文旨在通过变桨来改善升力型立轴风力机叶片气动特性,提高风力机最大运行效率。针对设计尖速比下风能利用系数较低的问题,提出减小叶片小攻角范围,增大叶片大攻角工作范围,以重点改善叶片低性能区域的气动特性为出发点,提高风能利用系数新变桨思路。以采用NACA0012翼型、2 m高和2 m旋转直径的两叶片H型风力机为研究对象,从涡理论来分析和比较在最佳尖速比为5的条件下,附着涡、尾随涡、脱体涡和桨距角对攻角、切向力和功率输出的影响规律。研究结果表明:变桨后,叶片的攻角、切向力和输出功率在原最大值两侧均有明显提高,拓宽了叶片高性能的工作区域;涡系中脱体涡对叶片气动特性影响最大,其中在上盘面影响较小,在下盘面影响较大;变桨前后涡系对上盘面的差异较小,对下盘面的影响差异较明显;变桨后,下盘面的叶片的涡尾迹弯曲程度在加大。     

风力机动态偏航时对风轮气动性能影响的数值模拟研究

本文是对动态偏航风力机输出功率和风轮表面的压力分布进行了研究。以某S翼型风力机叶片为研究对象,采用有限元方法,模拟叶片在额定工况下以10°/s的旋转速度从正对来流风开始顺时针匀速偏转30°。在动态偏航过程中取10°,20°两个偏航角位置时的风轮表面气动力及5°,10°,15°,20°,25°,30°六个偏航角下风轮的输出功率分别进行气动力及输出功率对比,结果发现:同一偏航角下,风力机动态偏航时,三支叶片间存在不平衡气动力;同一偏航角同一叶片相同径向位置,风轮动态偏航时压力面与吸力面的压强差小于风轮静态偏航时压力面与吸力面的压强差。风力机发生动态偏航时,风力机受气动力变化幅度较大,输出功率会较大波动。     

小型风力机动态偏航平台应用与塔筒振动试验

针对小型风力机偏航实验研究主要集中在静态偏航的问题,文章提出了一种新型动态偏航平台设计路线,并搭建了小型风力机动态偏航平台。该平台属于整套动态偏航系统装置的核心部分,主要包括中央控制模块、动态偏航平台模块和二维位移平台模块。实验结果表明:相比于传统无偏航平台风力机(风力机塔筒直接与地相连),无风载荷条件下,装有动态偏航平台的风力机自身一阶频率减小5%,二、三阶频率变化均小于0.1%;在正对来流风条件下,随着风速增加,塔筒横向振动、轴向振动均小于无偏航平台的小型风力机塔筒振动。     

驱动热泵的垂直轴风力机风轮气动特性数值分析

根据风能热泵系统的工作环境及匹配特性,针对给定供热面积的系统各参数选取方法以及垂直轴风力机风轮设计进行了探讨,在此基础上初步完成了额定功率为300 W的风轮设计,并利用二维数值模拟方法对不同叶尖速比下的性能曲线进行计算,分析得到了额定风速9.00 m/s时,驱动压缩机的最佳风轮转速为350~375r/min。结果表明,300 W垂直轴风力机的输出特性可满足风能热泵机组的工作要求,该数值分析结果可为风能供热技术的应用示范提供理论支撑。     

气动力和离心力对风力机叶片应力影响研究

针对自行研制的NACA4415翼型水平轴风力机,通过流固耦合的数值模拟计算方法,考虑气动力和离心力以及两者耦合作用,选取叶片最大弦长、中部弦长、气动中心线展向以及最大应力点位置,分析风力机叶片在不同工况下的应力特性分布规律。结果表明:在气动力作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力小于背风面应力,且随尖速比和入流风速增大而增大,最大应力点位置随着尖速比增大沿翼展向外且靠近叶片前缘方向延伸;在离心力作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力大于背风面应力,且随尖速比增大而增大,而最大应力点均在叶根最大弦长位置(9.93 mm,10.80 mm,-126.33 mm);在耦合作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力大于背风面应力,随尖速比和入流风速增大而增大,且依次大于气动力和离心力产生的应力,而最大应力点均在叶根最大弦长位置。仿真结果对于风力机翼型的选择及优化设计具有重要的理论意义及参考价值。