摘要：采用带转捩的k-ω SST湍流模型,求解RANS方程获得对风工况下风力机叶片周围的流场,使用inverse BEM方法后处理获取局部动压和局部迎角,并对叶片三维旋转流动进行详细分析。数值模拟结果在低速轴扭矩、剖面载荷系数、压力分布等方面都与实验值吻合得较好。为提供较深入的关于三维旋转效应物理机理的理解,与相似入流条件下二维流动进行比较,详细讨论三维旋转效应对剖面载荷和流场结构的影响极其成因,研究表明三维旋转效应在叶根分离区影响显著,对剖面延迟分离有明显作用。

摘要：基于风力机一体化设计框架开展2.5 MW低风速风力机叶片长度优化。采用风场生命周期内的度电成本和收益净现值等工程经济学评价指标作为设计目标,分别得到对应不同经济性指标的最佳叶片长度。结果表明,度电成本最优的设计趋向于使机组投资和发电量之间的比值最小化,收益净现值最优设计则使机组总收益与总成本之差最大化。以这2种经济学评价指标为目标开展设计能够得到叶片长度的最佳设计区间,叶片长度在此区间外机组的经济性较低。该文还进一步分析叶片长度对塔架高度设计的影响。

摘要：分别采用2种数值方法——考虑γ-Re_θ转捩预测的SST k-ω湍流模型求解URANS方程和基于准定常薄翼理论分析采用经典的B-L模型预测,对S809翼型在振荡翼型和振荡来流下的动态失速特性进行研究。数值模拟和模型预测的结果均与实验值吻合得较好,验证了方法的准确性。研究表明,振荡翼型在上仰段对翼型附加正弯度并提高升力,下俯段对翼型附加负弯度并降低升力,而振荡来流的作用则相反。当非定常程度较大时,振荡翼型和振荡来流间的差别较明显,应当予以考虑,以提高不同工况下动态载荷计算精度。

摘要：研究了经典遗传算法在风力机叶片优化设计中的局部收敛和"进化停滞"问题,提出基于共享机制的自适应小生境技术的改进方法。应用此算法,系统研究了不同光顺过程、设计目标和叶尖速比条件对1.5MW变桨恒频大型风力机叶片优化设计的影响。结果表明,采用先光顺后寻优的设计方法,能有效减小叶片质量和增大年发电量;以年发电量最大为目标设计的叶片虽然能少量提高年发电量,但是以提高风轮的整体实度为代价;在给定风场条件,年发电量随叶尖速比增大是一个先增后减的过程,由此可确定最佳叶尖速比。

摘要：从提高叶片效率和降低叶片输出载荷两方面对翼型的设计要求进行了分析,并直接以叶片的综合性能为目标,采用遗传算法耦合XFOIL进行翼型的优化设计,最终以计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的计算结果作为翼型性能的评价依据,设计了相对厚度从18%到30%四个风力机专用翼型。从理论上分析了翼型形状改变与性能改善之间的对应关系。结果显示,与行业内成熟的翼型相比,新翼型在效率控制区内能取得更好的升阻力特性,同时在载荷控制区内能减小升力系数,因而采用该族翼型能够在提高叶片的发电量同时减小叶片的输出载荷,为叶片带来更好的综合性能。

摘要：针对柔性风力机在实际运行过程中存在的叶片俯仰阻尼小、工作稳定性差和疲劳载荷严重等特点。将H∞鲁棒控制理论引入到具有柔性的风力机控制律设计中,再结合柔性风力机动力学模型,给出选择合适加权函数的方法。基于这种控制律设计方法,设计出3个不同H∞鲁棒控制器,并对其进行抗干扰和鲁棒性分析。通过仿真结果分析,得到综合考虑发电机工作稳定性、变桨结构性能及叶片广义位移、速度都较佳的H∞鲁棒控制器。

摘要：基于Park模型尾流区线性膨胀假设、径向风速呈高斯分布和多项式分布假设,提出两种新的修正工程尾流模型Park-Gauss模型和Park-polynomial模型,并对两台风力机全尾流和偏尾流效应进行数值模拟研究。分别对Park模型、2D Jensen模型、Park-Gauss模型以及Park-polynomial模型进行对比研究。经过与LES数值结果比较,结果表明,新修正的Park-Gauss模型可很好模拟全尾流效应,其计算精度要优于Park模型、2D Jensen模型以及Park-polynomial模型;Park-Gauss和Park-polynomial模型均能比较好地模拟偏尾流效应,但Park-polynomial模型更优于前者;两种新的修正工程尾流模型在精度上不仅与LES结果接近一致,而且在径向分布上也更符合真实流场。

摘要：针对变速变桨风力机实际工况下同时存在外界输入噪声及内部测量噪声的问题,采用线性二次型/回路传输恢复(Linear quadratic Gauss/loop transfer recovery,LQG/LTR)方法设计改善某风力机叶轮转速及塔架前后弯曲模态的控制器,增强风力机系统在随机干扰下的鲁棒性能。根据风力机空气动力学的圆盘理论和叶素理论,求解风力机受到的扭矩和推力。基于变速变桨风力机的线化模型,分别进行LQG和LQG/LTR控制器设计,分别仿真输出风力机的叶轮转速、塔架塔顶位移和桨距角时间变化曲线。仿真结果表明,LQG/LTR控制器在满足系统控制目标的情况下,可显著提高风力机系统的鲁棒性能及稳定性。

摘要：在复杂工况下,大型风力机受到载荷更加严重,导致风力机气动和结构耦合响应问题更加明显。主要针对稳态偏航、动态偏航、风剪切和随机风速场等复杂工况,采用非定常自由涡尾迹方法计算尾迹形状和气动载荷,加入了复杂工况的模型,进行了动态失速模型和三维旋转效应模型修正。在考虑气动载荷、惯性载荷和重力载荷影响下,采用有限元法结合模态法建立起风力机解耦动力学方程,并且通过Newmark方法进行数值求解该方程。实现了复杂工况数值模拟计算,比较不同复杂工况的气动弹性响应结果。最后,得出大型风力机在复杂工况下的气动性能、载荷、动态响应和尾迹叶尖涡线特性,并计算出风力机在复杂工况下的迟滞时间。这为推进自由涡尾迹方法应用于大批工况载荷计算,以及提高大型风力机载荷计算精度和设计水平等具有重要意义。

摘要：用预处理后的Navier-Stokes方程数值模拟低马赫数下风力机翼型的静态和动态绕流流动。为了提高计算的精度,运用了网格自适应技术:初始网格的流场计算收敛后,采用流场速度的紊乱度捕捉湍流区域;采用直接分裂初始父单元的H型网格加密方法对湍流区域进行局部加密。基于初始网格与自适应网格的计算结果与实验结果的对比表明,网格自适应方法提高了计算的精度。