基于机器视觉的风力机叶片故障检测技术研究

针对运行中的风力机叶片,提出一种基于机器视觉特征分类的故障诊断方法。通过对叶片叶尖进行圆形标记,利用工业相机周期性获取叶片尖端的图像,并在Halcon软件上对图像进行预处理,对大雾天气下采集的图像利用暗通道除雾算法进行清晰化处理。利用叶尖标记检测算法提取标记、计算区域圆度和区域中心等区域特征。对相邻叶片上标记计算位移差,并与系统预警阈值比较,判断叶片在扭转或偏摆方向的变形程度和故障趋势,从而实现风力机叶片变工况运行状态在线检测和自适应预警。     

基于无人机机器视觉的风力机叶片损伤诊断研究

针对风力发电企业在线风力发电机叶片表面损伤自动诊断难的实际问题,提出利用无人机机器视觉的基于L-AlexNet深度学习框架的风力机叶片表面损伤诊断方法.为验证该方法的有效性,选用经无人机采集的8270张像素为227×227的风力机叶片图像分别对传统BP神经网络、深度卷积网络AlexNet和L-AlexNet等分类器进行...     

钝后缘翼型及其在风力机叶片中的应用研究

基于某2.0 MW风机叶片,将其在原翼型基础上改进为钝后缘翼型,运用RFOIL工具及ViternaCorrigan失速模型计算得到翼型全攻角范围内的气动数据,然后运用FOCUS等软件计算了应用钝后缘翼型的叶片在气动和结构特性方面的变化。计算显示,适当在叶根区域应用钝后缘翼型,对叶片的气动特性影响不明显,却能显著提升叶片的扭转、挥舞和摆振刚度,提高叶片的结构安全裕度和结构设计的灵活性。     

基于机器视觉的风电叶片风沙侵蚀程度检测方法研究

提出一种基于机器视觉的风电叶片表面无损检测方法,可快速检测出叶片表面有无缺陷。该方法结合机器视觉理论和图像处理技术,通过对采集到的叶片图像进行灰度化、空间滤波、图像增强、图像分割、图像去噪、形态学重建等算法,实现对叶片缺陷损伤区域的识别与特征参数的提取,可降低噪声和人工判读对叶片表面缺陷精度的影响,可为今后叶片无损检测的自动化和数字化提供参考。     

风力机双层叶片式翼型气动性能

为了提高风力机的发电效率,优化风机叶片的翼型,以NREL研发的S809翼型为优化对象,设计了双层叶片翼型模型,利用Auto CAD软件建立了双层叶片翼型的几何模型。采取计算流体力学方法(CFD方法),对0~25.21°等26个攻角下双层叶片翼型进行气动计算,对其附近流场的流线图、压力分布云图、压力系数分布进行了分析,并与S809基准翼型进行了比较。结果表明:双层叶片翼型使叶片在不增加翼展的情况下增大升力;相比S809基准翼型,双层叶片翼型将失速攻角增加了6°;最大升力系数在S809翼型1.059的基础上增大到了1.363,研究结果为今后双层叶片翼型的研究打下了基础。     

垂直轴风力机叶片翼型结冰的数值计算

为研究寒冷气候条件对直线翼垂直轴风力机叶片表面结冰的影响,对该种风力机叶片常用的NACA0015翼型进行了翼型结冰的数值模拟计算.计算基于二维定常不可压缩流体的N-S方程,并引入离散相模型DPM.参照实际风力机野外工作环境参数,通过改变风速和空气中水滴流量等条件,计算了在8种典型攻角下的翼型表面结冰分布情况.结果表明:气流中所含的过冷水滴量和风速是影响风力机翼型表面结冰的关键因素;风速较低时,水滴流量的影响占主导作用;翼型攻角不同,其表面结冰的厚度、面积和生长趋势不同.在一定攻角范围内,翼型表面的结冰面积随翼型迎风面积、风速和空气中水滴流量的增加而增大.在一定条件下,结冰面积可达到翼型面积的30%以上.     

基于Fluent的风力机叶片翼型气动性能数值计算

风力发电是新能源利用的重要方式,风力发电机叶片翼型的气动参数特性分析对叶片翼型设计具有重要意义。采用数值方法研究不同攻角时NACA4415翼型的气动特性。利用ICEM对NACA4415翼型进行结构化网格划分,建立S-A湍流模型进行数值计算。结果表明在6°攻角时翼型存在最大升阻比,此时翼型的气动性能最佳,对风能利用率最高;14°攻角时翼型开始出现失速,翼型后部出现的气流分离是造成失速的主要原因。     

基于Wilson法风力机叶片设计及试验研究

基于MATLAB平台,采用Wilson方法设计了1台300 W水平轴风力机,通过筛选选择某S翼型进行叶片设计,并对其气动性能进行了计算。计算结果表明,S翼型风轮有效尖速比范围较宽,功率系数CP值在0.3以上的区域所对应的尖速比λ为4¹0.5,整体的功率系数变化平缓;最大推力系数CT在高尖速比时变化平稳;有效转矩系数CM为310.5,整体的功率系数变化平缓;最大推力系数CT在高尖速比时变化平稳;有效转矩系数CM为3¹2.3,S翼型叶片气动性能较好。自制风力机样机在低速风洞中进行试验,试验结果表明,在风速为412.3,S翼型叶片气动性能较好。自制风力机样机在低速风洞中进行试验,试验结果表明,在风速为4¹4 m/s时,与市场上某300 W传统翼型风力机相比,S翼型风力机功率平均提高了30.76%,尤其在风速为414 m/s时,与市场上某300 W传统翼型风力机相比,S翼型风力机功率平均提高了30.76%,尤其在风速为4⁶ m/s时,S翼型风力机功率提高较大,可以更好地利用中低风速。通过计算和试验研究可知,该S翼型适用于小型风力机叶片的设计。     

风力机叶片污染影响分析及抗污翼型设计探讨

通过分析翼型在固定转捩状态下的风洞实验数据,获得了污染对叶片各区域翼型气动性能的影响规律,即污染使叶尖区(0.6r/R≤1)、叶展中区(0.4r/R≤0.6)和近叶根区(0.2r/R≤0.4)翼型的升力系数减小、阻力系数增加、最大升力系数和最大升阻比减小,同时也导致叶根区(r/R≤0.2)翼型升力系数的复杂变化。污染发生在叶片前缘时对气动性能影响最大。风力机叶片在风场被污染后的实验数据表明,随着尘粒变大、污染面积增大,输出功率下降。另外,通过对叶尖区21%相对厚度翼型的几何参数进行设计,获得了抗污效果更好的新翼型。     

垂直轴风力机非对称翼型叶片变攻角方法

分析了H型垂直轴风力机非对称翼型叶片在一定雷诺数下的升力系数和阻力系数的变化,给出了叶片攻角的合理变化范围。通过分析风轮旋转一周叶片攻角的变化,给出了不同叶尖速比下叶片攻角随其方位角变化的规律。利用Origin软件计算出上下风区叶片的安装角与攻角的对应关系,并确定合适的安装角。分析表明,通过改变风轮叶片的安装角来调整叶片的攻角,能使风力机始终保持较高的功率输出。     

一种水平轴风轮叶片的气动设计方法

发展了两种先进的水平轴风轮叶片气动计算和设计方法－PROPGA和PROPID,PROPGA是基于最优化方法的遗传算法,用于最初的叶片选择和几何设计;PROPID是一种基于反问题的叶片气动设计方法,用于最后的叶片造型和性能预估。给出了两个实例,一个是以基础科学研究为目的实验探索用全新风轮,另一个则是用于商业生产的小型风轮。在实际风轮设计中的成功使用证明,PROPID和PROPGA是一种强有力的设计工具,两者的结合使用可以得到最佳的风力涡轮气动性能。     

风力机叶片三维数值计算方法确认研究

采用CFD软件包FINETM/TURBO,以两叶片NREL PhaseⅥ风力机的风轮为对象,进行了风力机风轮叶片三维绕流的定常粘性数值模拟研究。通过详细对比计算结果与实验数据(包括功率、叶片展向5个截面压力系数分布及沿叶展方向载荷系数分布),确认在大部分风速条件下数值模拟可以很好的预计风力机气动性能。然后分析了计算域尺度、边界条件和湍流模型等对数值模拟结果的影响,为采用CFD技术对实际风力机叶片三维气动性能进行精确数值模拟提供参考。     

立轴式直线桨叶风力机稳定性分析

分析了轴对称立轴式风力机在完全耗散情况下作永久转动的稳定性准则，并分析了叶片的柔性运动，为立轴式风力机的设计提供理论依据。     

太阳电池硅片ELCC技术模具温场的计算机模拟

运用有限元法对太阳电池片电磁悬浮炼离心铸造技术中成形模具的稳态温度场进行了计算机模。模拟结果表明：当炉堂温度为１４５０℃时，在模具型腔内，中心浇口处温度最高，达到１３９０℃，边缘处温度较低，也有１３５０℃，接近硅的熔点温度；在所关心的模具型腔尺寸范围内，径向温度梯度大于３．５℃／ｍｍ，且中心浇口温度高于边缘温度，这种温度梯度分布特征有利于硅片凝固应力的及时释放，避免硅片的破裂；轴向温度梯试大于８℃     

涡流发生器对潮流能水轮机叶片流动分离特性影响研究

当来流速度过大或在大攻角来流工况下,潮流能水轮机叶片边界层会发生流动分离,导致获能效率降低,甚至会使叶片发生失速破坏。针对上述问题,该文将涡流发生器（VGs）理论与水轮机叶片设计相结合,开展VGs对潮流能水轮机叶片流动分离现象的抑制机理研究。以NACA63418翼型设计的潮流能水轮机叶片为研究对象,分别建立带和不带VGs的叶片三维模型,应用CFD方法研究VGs对潮流能水轮机叶片的流动分离特性影响。结果表明：水轮机叶片流动分离主要发生在吸力侧表面叶根部分,随着流速的增大会沿叶根向叶尖径向扩展;VGs能有效减小水轮机叶片吸力侧表面分离区域,抑制流动分离现象发生;在该研究中,安装VGs后水轮机叶片整体获能性能提升明显,获能系数增加0.5%~5.0%,且能增加潮流能水轮机运行稳定性。     

风力机叶片结冰水滴收集系数计算

针对风力机叶片结冰问题,采用欧拉两相流模型和FLUENT用户自定义函数(user defined function,UDF)计算NACA64618翼型/叶片的水滴收集系数。结果表明:水滴主要撞击在翼型前缘小范围内。随着攻角增大,水滴撞击极限往翼型压力面移动。受三维效应的影响,叶尖区域水滴收集系数急剧减小,减小量最大可达59.6%。     

风电叶片疲劳加载试验电磁激振特性研究

提出一种基于电磁力驱动的风电叶片疲劳加载新方法。为进一步得到电磁机构参数对激振力特性的影响规律,首先,以螺线管式电磁铁为加载装置,采用解析法构建电磁疲劳加载系统数学模型;其次,设计多阶段电磁激振力并通过能量守恒定律得到电磁力与叶片振幅和频率的关系;最后,利用ANSYS Maxwell软件建立磁场仿真模型,验证电磁激振力设计的合理性,并分析电磁铁结构参数对加载力及速度的影响,得出在给定的叶片规格下满足测试要求的电磁机构的线圈匝数、形状参数、铁心长度、铁心外径的优选范围,可为后续电磁式疲劳加载试验台的开发奠定理论基础。     

水平轴风力机桨叶计算模态分析

用有限元分析的方法对水平轴风力机的浆叶进行了计算模态分析和研究,通过对300W浆叶的模态计算分析结果与实验模态结果加以对比和验证,得到了在低阶条件下合理的浆叶模态计算模型,探讨了以有限元为基础的计算模态分析在选择不同的计算模型时对计算结果的影响,最后对600kw浆叶进行了模态计算,其结果与采用“Bladed for Windows”软件的计算结果作了比较,得到了满意的一致结果。     

NEW COMPOSITE SORBENTS FOR SOLAR-DRIVEN TECHNOLOGY OF FRESH WATER PRODUCTION FROM THE ATMOSPHERE

In this communication we present new selective water sorbents developed at the Boreskov Institute of Catalysis (Novosibirsk, Russia) and discuss their application for fresh water production from the atmosphere. We present a general scheme of the water production and suggest the particular solar-driven unit which may be recommended for desert areas with a hot and dry climate. The results of our lab- scale tests have demonstrated a feasibility of the fresh water production with the output of 3–5 tonnes of water per 10 tonnes of the dry sorbent per day.     

一种大功率风电机组变换器新型控制技术研究

针对变速恒频风电机组变换器功率日益增长的现状,提出了一种新型控制技术--交错采样变矢量(SSTV)控制技术.该技术基于双并联变换器的平均值等效模型,它在不需要增加任何硬件成本的基础上,可以提高双并联变换器的等效输出开关频率,降低输出电流谐波;同时,在双并联变换器的交流侧和直流侧都直接相连的条件下,可以有效抑制零序电流.该文对交错采样变矢量控制技术的原理和实现方式都进行了详细地阐述.仿真和计算结果表明,该方案将双并联变换器的等效输出开关频率提高了1倍,同时将零序电流的峰值减少了80%以上.此外,该技术还具有鲁棒性强,易于工程实现等优点.