摘要：为获得具有优良气动性能且兼具结构强度的风力机翼型,以运行攻角下升阻比与截面扭转惯性矩最优为目标函数,利用遗传算法对翼型进行优化设计,提出一种兼顾气动与结构特性的翼型设计方法。通过Bezier曲线表征翼型几何轮廓,采用CFD方法求解翼型气动力,利用Matlab编写程序获得翼型结构特性;建立Kriging代理模型减少CFD计算次数,并采用拉丁超立方采样和EI加点相结合的方式提高优化效率。将优化翼型与风力机翼型NACA64618对比分析,结果表明:优化翼型在运行攻角范围内具有更佳的气动性能,且优化后叶片的摆振位移与叶尖扭转角分别减小23.446%与17.544%。

摘要：根据分形理论设计一种分形防护装置,基于非线性动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA模拟5000 t船舶与设有不同阶数防护装置的4 MW海上风力机碰撞过程,分析研究不同阶数防护装置的防护效果。结果表明:较橡胶材料实心防护装置,分形防护装置可有效降低接触力,延长接触时间;分形结构可提高防护装置内能转化能力,促进外层钢壳吸能,并提升橡胶内能耗散;分形防护装置应力峰值更低,高应力区域更广,可使更大面积材料发挥防护作用,有效降低撞深。不同阶数分形结构的抗撞性能与分形孔受撞后变形状况有关,其中一阶分形结构提升防护装置抗撞性能最优。

摘要：为改善风力机翼型动态失速性能,利用代理模型方法替代计算流体力学(CFD)方法开展翼型动态失速特性优化设计。通过CST参数化方法构建翼型几何外形,采用优化的拉丁超立方抽样进行试验设计,获得样本点处的气动力参数,建立高斯过程回归模型,依据改善期望最大准则增加样本点,不断提高模型精度。以降低风力机翼型的平均力矩与阻力系数为优化目标,以平均升力系数不降为限制条件,采用受自然启发的全局进化类遗传算法进行寻优。结果表明:与原始翼型相比,优化翼型综合气动性能更优,尤其是平均阻力与平均力矩系数,分别减小9.57%与16.6%;此外,优化翼型可抑制后缘涡向前缘发展,在一定程度上改善动态失速。

摘要：为提升垂直轴风力机翼型综合气动性能,建立针对多运行工况的翼型优化设计方法。采用CST参数化方法表征翼型几何外形,通过优化的拉丁超立方抽样方法进行空间采样,利用CFD方法计算翼型气动力,并建立径向基函数神经网络代理模型,以翼型小攻角下升力和失速攻角下升阻比最优为设计目标,采用多目标遗传算法在代理模型上进行寻优,获得适用于垂直轴风力机的专用翼型以提高其在不同尖速比下的旋转力矩。对风力机常用翼型NACA0018进行优化,结果表明:以翼型失速攻角和最大升阻比攻角为优化目标,不仅提高了单翼型的升力系数与升阻比,而且将优化翼型应用于垂直轴风力机时还可提升使整机力矩系数。

摘要：为了提高电快速瞬变脉冲群发生器输出波形的质量,分析了脉冲群发生器主电路的工作原理,建立了发生器波形形成电路的等效模型,研究了等效电路储能电容充放电过程,利用电网络分析法推导了高压脉冲波形的数学解析式。基于脉冲波形的时间特性,确定主电路结构参数;采用单一变量法和Pspice仿真研究脉冲峰值的幅值特性,选取合适的陡化电容。考虑寄生参数对输出波形的影响,采用方波控制开关的方法建立脉冲群主电路的模型,实现脉冲群波形的输出仿真。在此基础上,设计了电快速瞬变脉冲群发生器的主回路,并搭建了脉冲波形测试平台。测试结果表明,单个高压脉冲上升沿、半宽和脉冲幅值均符合IEC61000-4-4标准中的要求,验证了主电路参数的合理性。

摘要：为研究主梁腹板偏转对弯扭耦合叶片模态、强度及屈曲特性的影响,以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,基于NX二次开发建立叶片CAD模型,采用CFD方法求解叶片气动载荷并映射至有限元模型进行流固耦合分析。结果表明:弯扭结构耦合叶片各阶固有频率低于传统结构叶片,降幅和减载效果与腹板偏转角有关;压力面主梁向前缘偏转时叶片切应力均小于传统叶片,反向偏转时叶片表面等效应力及应变随偏转角增加而增大;叶片叶尖位移随腹板偏转程度增加而增大;压力面主梁向前缘偏转可提升叶片临界屈曲载荷,反向偏转时各叶片临界屈曲载荷均小于传统结构叶片。

摘要：为避免船舶-风力机碰撞造成巨大损失,提升海上风力机防护装置抗撞性能,将笛卡尔分形结构应用于橡胶及泡沫铝材料设计防护装置,基于非线性动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA模拟5000 t船舶碰撞安装分形结构橡胶、泡沫铝防护装置4 MW单立柱三桩海上风力机基础过程,对比分析研究不同材料防护装置采用分形结构后防护性能优劣。结果表明:较橡胶材料,泡沫铝防护装置吸能效果更好,显著提升防护装置能量耗散能力;分形结构作用于不同材料具有不同表现,应用于泡沫铝材料降低接触力效果更显著,而应用于橡胶在提升耗能、降低塔顶响应方面表现更佳。

摘要：以超大型DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,通过p-y曲线和非线性弹簧建立桩-土耦合模型,选取Kaimal风谱模型建立湍流风场,基于P-M谱定义不同频率波浪分布,并利用辐射/绕射理论计算波浪载荷,采用有限元方法对不同海况下单桩式风力机进行动力学响应、疲劳及屈曲分析。结果表明:不同海况波浪载荷作用下塔顶位移响应及等效应力峰值远小于风及风浪联合作用,其中风浪联合作用下风力机塔顶位移响应及等效应力略小于风载荷;波浪载荷对风载荷引起的单桩式风力机动力学响应具有一定抑制作用,此外相较于波浪载荷,风载荷为控制载荷;风载荷与风浪联合作用下风力机等效应力峰值位于塔顶与机舱连接处,波浪载荷风力机等效应力峰值位于支撑结构与桩基连接处;仅以风载荷预估风力机塔架疲劳寿命将导致预估不足;随着波浪载荷的增大,风力机失稳风险加大,波浪载荷不可忽略;不同海况下,风浪联合作用局部屈曲区域位于塔架中下端,在风力机抗风浪设计时,应重点关注此处;变桨效应可大幅降低风力机动力学响应、疲劳损伤及发生屈曲的风险。

摘要：为研究地震载荷作用下桁架式大型海上风力机结构动力学响应。采用文克尔土-构耦合模型描述柔性土壤与桩基间的相互作用,以NREL 5 MW大型海上风力机为研究对象,分别建立其桁架式及单桩式结构有限元模型,并计算两种结构在额定风速正常运行及突发地震两种工况时的结构瞬态动力学响应。结果表明:在地震及湍流风作用下,相较于单桩式风力机,桁架式结构具有更好的抗风抗震性能,且塔顶位移响应较小,能够有效保护塔顶叶片、机舱等重要部件;地震发生时,桁架式风力机米塞斯等效应力幅值变化范围降低48.7%,平均值降低21.9%。研究还发现,现有桁架结构设计会出现局部应变能激增。

摘要：为了使电动汽车充电性能良好,且无电力污染,论文详细地分析了应用于PWM整流器中的准比例谐振(PR)控制策略,重点介绍了准PR控制器的原理分析和参数设计。在此基础上,借助MATLAB软件进行了仿真实验,并与PI控制策略进行了比较,研究结果表明了采用准PR控制器在动态性能和稳态性能上都优于PI控制。