垂直轴潮流能水轮机不同翼型叶片空化规律

为研究垂直轴水轮机叶片翼型形状对叶片空化的影响,采用数值模拟方法,对相同条件下相同相对厚度不同相对弯度的翼型,以及相同相对弯度不同相对厚度的翼型做了空化仿真。仿真结果表明,相同相对厚度不同相对弯度的薄、厚两种翼型,随着相对弯度增大,空化现象越易出现。相同相对弯度不同相对厚度的对称、相对弯度不为零的两种翼型,随着相对厚度增大,空化现象越易出现。同时监测了不同情况下翼型的升力系数和阻力系数,考虑到空泡的出现对翼型升力和阻力有所影响,将能量转化参数中的升力系数、阻力系数和升阻比与空化性能结合起来讨论。并将翼型按照相对弯度与相对厚度分组,分别探讨了相对弯度和相对厚度对翼型空化的影响规律,翼形相对厚度相同时,相对弯度越大,或者翼形相对弯度相同,相对厚度越大,则更容易空化。     

双叶片直线翼垂直轴风力发电机流场特性分析

针对双叶片直线翼垂直轴风力发电机的流场复杂多变的问题,采用k-ω(SST)湍流模型进行数值模拟,展开了对垂直轴风力发电机流场特性的分析,建立了风速与位置的关系,得到了风速最低位置以及风速恢复区域.研究结果表明,三维CFD仿真所得数据与风洞试验数据虽然有所偏差但对于研究垂直轴风力发电机的流场特性影响较小;通过对垂直于z轴截面和垂直于x轴截面的风速云图分析得出:低风速区域不关于x轴对称,其偏向于y轴负半轴;利用风速值曲线定量得出随着x/R的增大,低风速区的面积逐渐扩散,其值先减小后增大.这为建立垂直轴风力发电厂建立基础.     

新型组合式垂直轴风机的优化设计与性能研究

对于垂直轴风机,升力型风能转化效率高,但是其在低风速下不能自启动;阻力型可以在低风速下自启动,但其转速低,而且其风能利用率低.为了充分发挥二者性能,我们设计制作了一种新型组合式垂直轴风力机,通过采用超越离合器作为连接件将Darrieus风力机和Savonius风力机组合而成,并对其进行了三维数值模拟和吹风实验.通过对比有无加装S型风机时风机启动风速和输出功率的模拟结果与实验数据,发现该新型组合式垂直轴风机启动风速明显降低,风能利用率仅略有下降,很好地实现了互补.     

垂直轴风电机组数据采集系统的研究与设计

针对机组工作性能评估与现场运行参数测试的实际应用需求,分析研究了机组的基本测试特性内容及其数据采集原理。为了避免传统人工测试方式存在的传感器布线复杂、劳动强度高、数据精度分散性大、安全性差等不足,设计了一套基于Lab VIEW和Wi Fi无线通信技术的垂直轴风力发电机组测试数据采集系统。系统将数据采集前端采集到的数据经TCP/IP协议传送至上位机,上位机采用图形化编程语言模块化开发,实现对机组测试数据的智能化采集和处理,并有利于功能的进一步拓展。试验结果验证了该数据采集系统设计的正确及有效性。     

Darrieus垂直轴风力机的双盘面随动流管模型

针对现有垂直轴风力机流管模型中未经充分实验验证的流管假设,提出了一种针对垂直轴风力机的空气动力模型———双盘面随动流管模型.模型整体采用双盘面单流管模型,局部采用随动流管模型,同时考虑了叶片的动态失速效应,并结合了Gormont动态失速模型.其中,双盘面单流管模型假设风轮的上下盘面均具有各自恒定的来流风速;随动流管模型假设叶片的相对局部风场中存在随动流管,流管方向与叶片相对风速方向一致,并随叶片实时运动.在Matlab中建立了模型并进行了系统计算,通过与实验数据的对比分析发现,该模型可较好地预测风力机的整体气动性能.同时研究结果表明:为了较准确地预测风力机在低尖速比范围内的气动性能,动态失速效应是不可忽略的.     

潮流能自由变偏角水轮机限位角优化方法

针对潮流能水轮机中的水动力问题,采用基于粘性CFD理论的多体耦合数值模拟方法对影响潮流能自由变偏角水轮机水动力性能的重要参数限位角进行研究.通过对比不同限位角下叶片偏角和水轮机转矩变化规律,阐明了限位角对水轮机运动特性和动力特性的影响规律.以水轮机功率最大化为优化目标,提出了限位角参数优化选取方法,并进行了实例验证.研究表明:当叶片摆动到限位角时,偏角由限位角的大小决定,限位角上限和下限对偏角的控制区域不同,这样可以通过单独调节限位角的上限或者下限分别改善叶片在不同方位角处的水动力特性.     

垂直轴风力发电测控系统

为立式风力发电系统设计了新型集风立式风机、多绕组变极发电机、异步的数据采集系统、发电机和风速控制系统。新型集风立式风机克服了传统三叶桨风力利用率低、发电功率低、保护性差的特点。利用DSP触发FPGA控制外置两片AD7656可以达到高精度数据采集和高实时数据处理以及控制的并行化。双DSP架构通过双口RAM共享存储,提高了实时通信的吞吐率,同时将实时任务和耗时的显示等人机交互任务分离。一方面在PLC里存储模糊规则表,实现对集风板的模糊控制,进而调节风速;另一方面通过多绕组变极发电机的绕组和励磁方式切换,来保持发电机输出电压频率、幅值和相位的稳定,解决了风电并网的难题。     

垂直轴双叶片风力发电机联动机构设计

垂直轴双叶组风力机的特点是有主叶片和副叶片,两叶片之间的靠联动装置连接。由于副叶片和主叶片之间形成风力机的叶栅效应,提高了功率特性。本文采用了反平行四边形机构,通过对联动装置的改进,以改变两叶片间的夹角,进一步改进立轴风力机的自启动性能,使得启动转矩大,启动速度快。