摘要：颤振是风力机叶片超大化发展必须解决的首要难题,气弹模型测振风洞试验是其最有效的预测方法之一,但传统方法无法精确解决模型相似比和测量精度的难题。本文提出一种基于主梁刚度等效原则的超长柔性叶片气动/刚度映射一体化三维完全气弹模型设计方法,采用高速摄像技术和高频六分量天平进行全风向角同步测振和测力风洞试验;系统研究了NREL‑15 MW超长柔性叶片的非线性动态响应频谱特性,对比分析了基于叶尖位移与叶根反力的风力机叶片颤振性能和临界失稳状态,发现了采用叶根反力来预测颤振性能的可行性,提出了超长柔性叶片颤振失稳预测的叶根反力法。研究表明:本文提出的气弹模型设计和实验方法能精确有效地模拟风力机叶片动力性能与颤振行为,试验发现超长柔性叶片在桨距角为93°~96°和284°~287°区间内发生颤振,颤振区间内颤振临界风速随桨距角的增大呈现先减小后增大的趋势,在桨距角为94°时达到最小,其风洞临界风速为5.4 m/s;叶根反力与叶尖位移存在一致发散性和强相关性,提出的叶根反力颤振指标δ≥2%时,风力机叶片进入颤振临界状态。

摘要：现有风力机叶片颤振分析大多关注颤振临界状态预测,忽略了非线性更为显著的颤振后形态和能量耗散。本文基于变分渐进梁截面法设计了新型超长柔性叶片气动-刚度-质量映射一体化三维弹性模型,采用高速摄像技术和高频六分量天平进行了同步测振、测力风洞试验,分析了风力机叶片颤振敏感风向区间与临界风速组合规律,最后基于叶尖风振响应、气动阻尼和能量,系统研究了风振敏感工况风振响应下风力机叶片能量演变规律和颤振临界风速后的形态特性,揭示了风力机叶片颤振后能量耗散机制。研究表明:提出的风力机叶片弹性模型设计和试验方法能有效模拟结构动力性能与颤振行为;风力机叶片的桨距角93°~96°和284°~286°区间属于风振敏感区间,在该区间内超过临界风速即可发生大幅锁频振动;存在能量积累突变界线,超过该界线对应风速后的能量积累尤为显著,表现出风致振动能量随时间呈现显著的非平稳特性;颤振后气动负阻尼是结构系统发散的主要原因。

摘要：压电智能叶片是随着风力机向大型化发展而被提出的自适应减振概念叶片,本文探索了叶片压电抑振效应和能量耗散机制,提出了适用于变截面三维叶片的等效梁截面气弹模型设计方法,并基于同步测振测力气弹风洞试验对比研究了15 MW风力机叶片压电抑振效应;再基于二次开发的机电耦合叶片动力学模型,分析了机电气弹耦合模态的转速演变规律与能量分布形式,揭示了压电叶片的能量耗散机制。研究表明:提出的气弹风洞试验方法可有效反映压电叶片风振抑制效果;压电材料可缩小风力机叶片的敏感风向角区间,提高大幅锁频振动临界风速,延长气弹失稳的能量积累时间;压电材料导致叶片风振能量在模态空间均分转移,削弱了负阻尼模态的能量集聚,增强了正阻尼模态的能量耗散。

摘要：风力机的尾流效应会导致整个风电场风速分布不均匀。为研究风力机尾流效应的规律性,对比0°、15°、30°不同偏航角工况下的风力机尾流速度开展风洞实验研究。分析风力机尾流时序特征的同时,采用最大信息化理论统计方法分析风力机水平方向上特征测点位置的相关性。结果表明,不同偏航工况下,风力机下游尾流径向方向上速度的相互影响不同,同时风力机展向方向的不同距离处,同一特征测点速度也存在不同的相互影响;且随偏航角的增大,尾流宽度增大,尾流逐渐恢复。

摘要：[目的]采用指标规范值的灰色聚类法对区域生态环境质量进行评价。[方法]以巢湖流域为例,介绍了基于指标规范值的区域生态环境质量灰色聚类评价法,并将评价结果与未确知测度法得出的评价结果相比较,进一步验证该方法在区域生态环境质量评价中的可行性。[结果]基于指标规范值的区域生态环境质量灰色聚类评价,将同级标准规范值相近的指标归为一类,同属一类的指标只需设计为相同的白化函数,从而大大减少了白化函数的设计个数。将指标规范值的灰色聚类法用于巢湖流域的区域生态环境质量评价,其评价结果与未确知测度评价法的评价结果基本一致,除流域总体相差一级外,合肥、巢湖、六安的生态环境质量分别属于3级(及格)、4级(较差)、5级(差),表明该方法具有实用性。[结论]该研究可为区域生态环境综合治理对策的制定提供理论依据。

摘要：为了研究垂直交错布置方式布置不同风力机对其输出功率的影响,本文利用OpenFOAM开源软件,使用致动线模型和RANS结合标准k-ε模型的数值方法,对采用5种布置方式的WindPACT 1.5 MW(WP 1.5 MW)风力机和两种不同轮毂高度的NREL 5 MW风力机的风电场进行研究。研究表明:将两台WP 1.5 MW风力机中的一台风力机替换为NREL5 MW风力机可有效提高风电场总输出功率。将上游风力机替换可以更大地提升风电场总输出功率,总输出功率提升了104.12%;提高NREL 5 MW风力机的轮毂中心高度,形成垂直交错风电场时可以增加上下游风力机的输出功率,进而能够更好地利用垂直方向上的风资源。将下游NREL 5 MW风力机轮毂中心高度提升0.5D能更大程度提升风电场的总输出功率,总输出功率提升了132.79%。