风力机风轮设计中计算风速影响的两种新形式

根据指数律的风速分布函数,在两种坐标系中采用不同的数学处理形式,对风轮扫掠面积上的风功率做精确计算,并与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率做对比。定量分析结果证实采用风轮中心处的风速做为单一的设计风速具有很好的合理性,非均匀的风速切面对于风力机的气动设计基本无影响。     

风力机风轮设计中计算风速影响的两种新形式

根据指数律的风速分布函数,在两种坐标系中采用不同的数学处理形式,对风轮扫掠面积上的风功率做精确计算,并与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率做对比。定量分析结果证实采用风轮中心处的风速做为单一的设计风速具有很好的合理性,非均匀的风速切面对于风力机的气动设计基本无影响。     

风剪切对风力机设计的无关性分析

根据指数律的风速分布函数,对风轮扫掠面积上的实际风功率与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率的差值做精确计算,得到了风功率的增量。在四类廓线指数、七种塔架高度情况下,利用数值积分方式计算得到的结果表明,采用风轮中心风速做为单一的设计风速是切实可行的,风剪切对于风力机的气动设计基本无关。     

风切变对风力机功率的影响

风切变是风的典型特征之一.在风场建设和风力机设计与安装时,风切变的因素往往被忽略,从而造成风力机的功率损失.为此,基于对数律分布的风切变模型,以真实的风场情况为例,模拟风切变状态和额定功率为1.5 MW的风力机,就风切变对风力机功率的影响进行了详细的研究.结果表明,风切变引起的风力机总功率损失由风场风含功率损失和风力机设计功率损失两部分构成.提出了对应于由风切变所引起的影响的解决方案,可为风场的建设和风力机的设计与安装提供参考.     

风力机专用翼型数值模拟中湍流模型的选择

基于三维N-S方程,分别选用k-ε、k-ω、RSM和LES四种湍流模型对风力机专用S827翼型进行了数值模拟,对比了不同湍流模型对气动模拟精度的影响,得到了雷诺数为4×106时,该翼型在-4°～10°攻角下的升力和阻力特性曲线以及压力分布图,并与NREL的气动数据进行对比,结果表明,RSM湍流模型更适用于风力机专用翼型的数值模拟。     

IDDES方法模拟风切变下大型水平轴风力机流场特性

为研究风切变条件下大型水平轴风力机流场特性,以NH 1500 kW大型水平轴风力机为研究对象,运用计算流体力学中模拟流场精度较高的IDDES (改进延迟分离涡)方法,分析流场内瞬时速度分量、脉动速度和风力机输出功率。结果表明：风轮平面周围流场速度波动大,轴向速度在风轮旋转边界以外的区域会增大,在旋转边界以内的区域会亏损;脉动风速频谱特性在低频区与风轮转频的整数倍相关,风力机功率呈余弦形式输出并满足湍流谱特性。

     

恒转矩与恒功率控制对漂浮式风力机性能的影响

介绍了漂浮式风力机模型及支撑结构的动力学模型,并针对风力机位于额定风速以上时的控制策略进行讨论,利用FAST软件对漂浮式风力机进行建模,分别采用恒转矩控制策略和恒功率控制策略对3种形式的漂浮式风力机进行仿真。结果表明,如果从降低风力机输出电功率波动的方面考虑,采用恒功率控制效果更好。       

水平轴风力机流场的数值模拟

采用NRELS809翼型数据建立了水平轴风力机的整体模型及整机的流场模型.利用Fluent软件对模型进行仿真计算.结果表明,叶片截面形状对流场变化有影响.其中气流在叶片前后流场变化较大,叶片后部易出现涡流,存在负压,而叶片长度方向上的截面气流也有变化.     

水平轴风力机叶轮流场的数值模拟

利用GAMB IT建模软件对某大型水平轴风力机进行了整机建模,采用计算流体力学软件FLUENT对风力机整机的流场进行了数值模拟,给出了水平轴风力机流场数值模拟的原理和一般性步骤,得到了风力机流场的压力分布、速度分布,以及叶片截面的流动分离情况等结果.对风力机流场的数值模拟和分析可为风力机叶片的设计、改型和研发工作提供一定的指导.     

高原风力机与来流湍流的多尺度结构响应关系

为了解在高原环境下的大型风力机功率输出和来流湍流之间的尺度关系,以青藏高原环境下的大型水平轴风力机为研究对象,基于先进的激光雷达测量技术,通过现场实验的方法,在特定风速下,对机组持续运行1?h的湍流来流和输出功率间的尺度耦合关系进行研究与分析.结果表明:?中尺度范围的湍流尺度时滞与对流时间的比值近似于功率的延迟时间与对...     

西部山区地形的斜拉桥风场特性研究

目前国内跨越峡谷等复杂地形的大跨度桥梁建设日益增多,而现有的抗风规范对于复杂山区地形风速剖面的计算没有明确的规定,也没有地形影响修正方法.针对山区地形地表类别不易确定,风环境复杂这一问题,结合山西省禹门口黄河斜拉桥这一实际工程,利用自行开发的桥梁风场特性分析系统对桥址处一年多实测风速数据进行分析计算,得到了桥址处平均风速和风向、湍流度、湍流积分尺度、功率谱密度等强风特性,并将分析结果与FLUENT的数值模拟结果进行对比,验证了程序的可靠性和有效性,为主桥风洞试验及颤振、抖振分析和结构分析时风荷载计算提供了依据.     

中、美、澳荷载规范关于脉动风特征的规定，

结合中国、美国、澳大利亚三国规范中的相关规定,对脉动风湍流强度、湍流积分长度以及脉动风速功率谱进行了比较。对比分析表明：由中国规范推导出的湍流强度远远小于美国、澳大利亚规范的相关规定;中国规范选取的湍流积分长度不随高度变化,而美国、澳大利亚规范选取的湍流积分长度随高度的增加而增加,在相同高度处,中国规范所选取的湍流积分长度值介于美国、澳大利亚规范之间;在一般建筑物自振频率范围内,中国规范所采用的脉动风速功率谱谱值比美国、澳大利亚规范规定的谱值大。     

湍流的诱导及对瓦斯爆炸火焰传播的作用

对巷道面积突变和巷道分叉对瓦斯爆炸过程中火焰传播速度的影响进行了试验研究。并利用加速环研究了巷道支架对瓦斯爆炸传播规律的影响，在此基础上对湍流的形成过程进行了理论分析。研究结果表明，管路分叉，面积突变对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律有重要影响，导致产生附加湍流，使瓦斯爆炸过程中火焰的传播速度迅速增大；在管道内装加速环，将使瓦斯爆炸过程中湍流度加剧，火焰的传播速度更大，激波生成的位置。最大点位置前移。强度增大，研究结果对指导现场防治瓦斯爆炸和减轻瓦斯爆炸的威力具有重要作用。     

风力发电机组额定风速的选择研究

充分考虑了额定风速对额定功率、年发电量、风轮直径, 以及机组成本的影响, 建立了相应的数学模型, 为风力发电机组额定风速的选择提供了理论依据, 并通过某工程实例进行了计算分析.结果表明:按照本方法得出的最佳额定风速为11 m/s, 与传统的额定风速确定方法得出的12 m/s相比, 尽管叶片成本提高了36.93万元, 但是年发电量增加了707 MW, 大大增加了经济效益.     

一种利用混合储能系统平抑风光功率波动的控制策略

储能系统作为一种能量缓存装置,在风光储一体化发电系统中发挥着至关重要的作用。将储能的功能定位于平抑风光输出功率波动。为满足系统对功率和能量两方面的需求,利用超级电容和蓄电池两种互补元件组成混合储能系统对可再生能源出力波动进行两级平抑,提出了基于移动平均算法的控制策略,在此过程中,依据功率波动量大小及储能单元的荷电状态对移动步长进行实时优化。通过对蓄电池和超级电容的灵活、准确、快速控制,实现了风光输出功率波动的平抑,有效改善了风光出力波动引起的电能质量问题,并延长了蓄电池的循环寿命。在PSCAD/EMTDC环境下搭建系统模型,仿真验证了控制策略的有效性。     

基于ANSYS的风力机起动过程仿真

采用自行开发的软件对风力机叶片气动外形进行优化设计,得到叶片外型参数.将数据导入Pro/E,对叶片进行叶片三维实体建模.应用ANSYS有限元软件,对风力机起动过程中叶片的应力分布进行研究,得到风力机叶片在不同起动时间下、不同额定转速下的应力随时间的变化关系.研究表明:叶片上应力增加的速度随起动时间、额定转速的增大而增大,但叶片上的应力的最大值不变.     

风电机组低电压穿越测试继电保护策略研究

为了提高电力系统的稳定性,电网要求风电机组具备低电压穿越能力。在测试风电机组低电压穿越能力时,为保证风电机组及电压跌落装置的安全,设计了一套包括反时限过流保护、电流速断保护、低/过压保护、低/过频保护以及差动保护等5个保护模块的继电保护系统,并在风电机组低电压穿越仿真测试平台上进行了验证。结果表明,所设计的继电保护系统可以保证系统故障时可靠动作,低电压穿越测试时不会误动作,能够躲过风电机组起动时的尖峰电流,起到保护电压跌落装置的作用。     

风力机风轮叶片气动设计程序开发

如何处理水平轴风力机中的轴向诱导因子和周向诱导因子是其气动设计和性能计文针对风轮叶片气动设计与诱导因子计算较为烦琐的特点,根据动量叶素理论的Glauert方法和wilson方法,采用Visual Basic语言开发了风力机设计程序和诱导因子计算程序,并通过实例验证了程序的可行性.设计计算结果表明,该程序可快速完成风力机设计与诱导因子的计算.     

基于风资源测评的化德风电场二期工程的风机选型初选规划

大规模利用可再生能源,是世界各国发展的重要战略规划.其中,发展最快的是风能.占全国风力资源量39.9%的内蒙古自治区,成为了我国风能开发的前沿阵地.位于内蒙古化德县内的华能国际化德大地泰泓风电场,在已有风电场建设的基础上,规划建立二期工程.本规划运用风资源测评方法,借助化德县气象站作为风电场测风的参证气象站,利用多年的气象数据,对1260号测风塔的数据进行了修正,同时把风资源测评和风电场经济性统一起来,完成了化德风电场二期工程的风机选型初选规划.     

我国海上风电机组的现状与发展趋势

随着风力发电技术逐步走向成熟,海上风电占比不断扩大,掌握海上风电机组的现状与发展趋势,有助于加快我国海上风电的部署。结合已有的研究成果,综合考虑了我国海上风电机组的容量变化、海上风场分布等因素,对海上风电机组的现状与发展趋势展开了分析。结果表明,我国未来将会向更大风力发电机组容量和更深海域发起挑战。海上风电技术的发展将呈现机组吊装便捷化、叶片制造技术以及传动系统性能持续改善、传统三相海上风电机组向多相化海上风电机组转变、漂浮式基座和输电环节不断创新、数字化和人工智能投入应用的趋势,并在新的发展趋势下提出了对策和建议。