丁勇钢
,
张兴
,
宋梦譞
,
陈凯
,
吴兵恒
工程热物理学报
本文以某款带预弯的2 MW风电叶片为基础,引入叶片后掠形式造型曲线,研究后掠曲线对理论年发电量AEP及叶片根部变桨载荷Mz的影响.进而将后掠曲线的起始点位置、叶尖部最大后掠值及其一阶导数值作为造型曲线的优化变量,理论年发电量AEP最大、叶片根部变桨载荷Mz最小作为优化目标,采用非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)来进行多目标优化,寻找最优后掠曲线设计.后掠曲线采用三阶多项式造型,叶片功率系数CP、理论年发电量AEP采用动量叶素理论(BEM)计算,叶片根部的动态载荷采用GH Bladed软件进行评估.
关键词:
水平轴风力机
,
叶片
,
后掠
,
优化设计
,
BEM
,
Bladed
,
NSGA-Ⅱ
白叶飞
,
汪建文
,
赵元星
,
贺玲丽
,
侯亚丽
工程热物理学报
采用旋转机械应力应变无线遥测技术,在直流式低速风洞开口段对风力机叶片运行状态中的应力应变特性进行了实验研究,结果表明:在相同尖速比下,叶片各截面沿展向向外位置增加应变值逐渐减小,随着风速的增加,压力面的应变值增加幅度大于吸力面,叶根处应变增加幅度大于叶尖,并在0.55R到0.75R段应变拟合曲线略微凸起,主要是气动力在该截面区作用的效果;在相同风速下,叶片各截面沿展向向外位置增加应变值逐渐减小,且各截面的应变值随着尖速比的增加而增大,叶根较叶尖增加幅值更明显,叶根部位所受离心力增加较快;相同翼面处前缘点的应变值大于后缘点的应变值.为开展大型风力发电机组叶片动态应变检测积累了可鉴借的经验.
关键词:
水平轴风力机
,
旋转遥测
,
动态应变
,
实验
高志鹰
,
汪建文
,
东雪青
,
韩晓亮
,
白杨
,
由志刚
工程热物理学报
在风洞开口实验段,针对不同尖速比应用PIV技术对风轮附近1/3圆周内的瞬时速度场进行测试.随着尖速比的增加,叶尖涡运动的径向位移增大,涡流诱导效应区域半径扩大,使整体尾迹半径增大;同时,尖速比增加使尾迹轴向速度亏损增大,叶尖涡运动的轴向位移减小.叶尖涡诱导效应与风轮旋转的相互作用使风轮附近形成强速度梯度区域,诱导效应延伸到风轮上游,激励叶片产生不同的振动形态,使叶片上脱落的叶尖涡结构在尾迹中出现波动,越向下游运动波动越强烈.通过叶尖涡核位置平均发现,在10°～120°方位角尾迹区域内,涡核运动轨迹与方位面交点的连线近似为直线,且该线的斜率随着尖速比的增加而增大.
关键词:
水平轴风力机
,
尾迹
,
叶尖涡
,
涡量
王强
,
徐宁
,
王胜军
,
徐建中
工程热物理学报
三维面元法利用面网格实现三维势流流场的求解,不但可以准确地计算压力系数分布等叶片三维流场信息,又不需要耗费过多的计算时间,为分析风力机三维流场提供了有效的途径.边界层模型可以有效地计算近壁黏性区,从而补充面元法的不足.基于三维面元法和二维边界层模型建立黏性无黏耦合模型,并以Joukowsky翼型为案例验证面元法模型准确性.利用黏性无黏耦合模型对NREL Phase VⅥ风力机叶片的三维流场进行了具体的分析.计算结果表明黏性无黏耦合模型具有效率高计算准确等特点,适合于风电叶片气弹耦合问题的研究.
关键词:
水平轴风力机
,
三维面元法
,
边界层方法
,
黏性无黏耦合模型
高志鹰
,
汪建文
,
韩晓亮
工程热物理学报
在水平轴风力机叶尖添加结构合适的小翼，可以改变风轮表面的压力分布，提高功率输出，并调整风轮的动频曲线走势，改善其结构动态特性。本文提出S型叶尖小翼结构形式，采用5因素5水平的正交实验方法，找到在不同尖速比下均具有较好功率放大效果的最优叶尖小翼结构。采用轴编码器定位周期采样技术，在直流式低速风洞开口段对动态旋转风力机添加最优S型小翼和不添加小翼时的近尾迹流动进行了对比PIV测试。结果表明，结构合适的S型叶尖小翼可以打散从风轮叶尖脱落的叶尖涡结构，在测试方位面内形成多个涡量集中区域，而且使叶尖涡内高涡量区域减小，降低叶尖涡的强度，改善风轮的空气动力学特性，提高风轮的功率系数．
关键词:
水平轴风力机
,
尾迹
,
叶尖小翼
,
涡量
李运志
,
高志鹰
,
汪建文
,
刘云涛
,
陈天阁
工程热物理学报
将统计最优近场声全息(SONAH)技术运用于小型水平轴风力机风轮噪声源识别中,采用近场声全息技术以弥补远场波束形成技术对低频段声源识别精度低的缺点.利用B&K公司的60通道圆形声阵列对运行中的水平轴风力机在不同工况下进行声场信息采集分析,分析了噪声总声功率级的分布特征以及噪声源位置的分布规律.分析结果表明;风轮旋转时,以200 Hz以下的旋转噪声为主导,噪声源能量最大区域主要集中在叶片中部(r/R=0.5附近),并随着频率的增大,声源沿旋转面径向方向由叶片中部逐渐向叶尖分散.
关键词:
近场声全息技术
,
噪声源
,
水平轴风力机
,
声压级
东雪青
,
汪建文
,
高志鹰
,
杨振涛
,
张立茹
,
刘云涛
工程热物理学报
在直流式低速风洞中,应用PIV系统对水平轴风力机的中心尾迹区进行测试,揭示了在不同风速及不同尖速比下,气流通过风轮时叶片中央尾迹区流场的运动规律.通过实验发现,风经过风轮后,由于动量损失和涡流诱导效应,风轮中心尾迹区内部流场速度减小,外部流场轴向速度增加,在风轮机舱处形成强速度梯度区域.随着方位角的增大,中心涡的轴向传播距离逐渐减小.随着中心尾迹的延伸,中心涡的运动轨迹逐渐扩散,即径向位移是逐渐增加的,且涡量逐渐减小.中心涡在中心尾迹区的径向影响范围大约为风轮直径的0.42倍,轴向影响范围大约为风轮直径的0.58倍.
关键词:
水平轴风力机
,
子午面
,
中央尾迹
,
PIV实验
张立茹
,
汪建文
,
于海鹏
,
由志刚
,
高志鹰
工程热物理学报
在额定尖速比下,结合滑移网格的大涡模拟方法,对有无叶尖S型小翼的三叶片水平轴风力机流场特性进行了数值研究,结果表明：加装S型小翼后,改善了风轮上游的速度及压力分布情况,汲取了更多的风能;风轮压力面及吸力面的最大压差由1359 Pa提高到1756 Pa,使风轮功率放大;叶尖涡结构扩展规律与PIV（Particle Image Velocimetry）实验结果一致,叶尖涡轴向速度由15.6 m/s降低到了13.3 m/s,涡漩能量减少,叶尖涡涡量强度减弱,降低了气动噪声。
关键词:
水平轴风力机
,
S型小翼
,
流场特性
,
影响
汪建文
,
仇连君
,
刘博
,
高志鹰
工程热物理学报
风力机风轮旋转过程中,受运行工况的影响,风轮的振动量会随着转速的变化而变化.本文应用谱分析法测量了风力机机头振动谱,通过安装在风力机机头水平、竖直、轴线(X、Y、Z)三个坐标方向的三只加速度传感器,分别分析不同尖速比情况下振动谱.通过分析三个坐标方向风力机的振动谱,对风力机的振动特性进行分析,得出旋转风轮三坐标方向各自的振动特性、三坐标方向振动之间的耦合关系、三坐标方向的振动对旋转风轮整体振动的主次影响作用,从而为风力机整机结构动态特性的设计和评价提供依据.
关键词:
水平轴风力机
,
风轮
,
振动
,
谱分析
田仁斌
,
李学敏
,
何成明
,
刘闪闪
工程热物理学报
本文对NREL Phase VI上风型风力机叶片和塔架之间的干涉流动进行了三维非定常数值模拟.所有计算算例均采用ICEM-CFD划分的六面体网格,文章模拟计算了包括有无塔架两个模型分别在7,10和20 m/s三个来流速度下的6个算例.模拟结果发现,扭矩在180°方位角附近有瞬时突变的过程,但该波动值相对于整体性能影响较小,同时发现随着风速提高,塔架干涉的影响存在一个滞后的现象.在叶片经过塔架时,引起的截面流场和载荷的变化规律,为流场的优化提供参考.
关键词:
塔架干涉
,
NREL Phase VI
,
水平轴风力机
,
数值模拟
,
六面体网格
