摘要：针对风轮的轴向窜动效应和陀螺效应振动特性,采用流固耦合分析原理进行模态数值模拟及风力机实际运行状态下的试验验证.结论发现:轴向窜动效应振动的触发源于塔架弹性,气动载荷和离心力对该类振动频率的变化基本没有影响;陀螺效应振动的触发源于同一时刻不同叶片表面气动压力的不对称,气动载荷中的周向力是导致该类振动频率发生变化的主要原因,轴向力则对其振动频率的变化没有影响,离心力对该类振动频率的变化影响不大,且近似成线性.相关研究成果,可能为很多风力机在远短于设计寿命期内频繁发生叶根损伤和断裂、变速箱齿轮严重磨损、发电机主轴变形等一些困扰学界的问题提供新的分析思路和答案.

摘要：在采用LES计算流场的基础上,提高时间分辨率,利用K-FWH方程所定义的声源积分面形成声波辐射特征,采集设计来流风速最佳攻角状态下叶轮尾迹流场的声场数据。重点研究风轮叶尖尾迹区域高幅值的频率噪声及其谐波分布和传播以及不同区域噪声相互影响的声辐射特征。计算结果表明:风轮在旋转过程中,叶轮基频声压能量在叶轮尾迹声辐射中占主导地位,而且由叶尖涡引起的涡流声辐射也较重要,基频谐波的能量耗散相对较慢,致使频谱图中峰值部位较多,但随着频率的不断增加,基频谐波的能量耗散速率也在加快。叶尖涡的运动轨迹,随着监测点远离旋转中心沿X轴正向距离的增大,具有叶尖涡影响的声压值变化特征的监测点沿径向外移并近似于线性关系。

摘要：采用大涡模拟法(LES)对自行开发设计的100 W小型水平轴风力机在来流风速为8 m/s、湍流强度为0.4%时的尾流进行数值模拟计算,计算中提取流场稳定后的x、y、z 3个方向的瞬间速度、压力等参数的600个数据样本,计算得到尾流(1≤y/d≤20)内轴向速度和湍流强度的均方根值,分析风力机尾流内时间平均轴向速度、湍流强度及涡结构等的特征。结果表明:在y/d=5风轮下游位置,轴向速度亏损仍很严重,仅约为来流风速的50%。且在y/d≤5的范围内尾流宽度均略大于风轮直径,尾流膨胀现象不明显。一直到y/d>17以后的位置,尾流效应才开始变得不明显;与来流的低湍流特性相比,尾流内的湍流强度大幅提高,在y/d=5位置,湍流强度达到最大,最大湍流强度值为来流湍流强度的30倍,且在近尾流区域存在的4个湍流峰值分别对应叶片的叶尖和叶根位置。

摘要：为了进一步明晰风轮转速对垂直轴风力机功率输出的影响,以某垂直轴风力机为研究对象,基于Fluent计算软件,采用SST k-ω湍流模型结合滑移网格技术,利用SIMPLE算法迭代,采用二阶迎风格式对垂直轴风力机进行非稳态计算.计算得到了不同转速下的风轮输出功率,通过将计算结果与试验结果进行对比分析,进一步验证了风轮功率随转速变化的规律.风轮速度场研究给出了尾迹不同位置处的纵向剖面速度云图,其中尾迹纵向剖面速度云图中的低速区出现了竖直方向对称而横向不对称现象.同时,通过对比风轮在不同转速下的尾迹流场纵向剖面速度云图和横向涡量场云图的差异发现风轮在额定转速下吸收风能最多,涡量损耗最小,并分析这种现象的诱因,从纵向流场和横向流场双重角度解析了风轮在额定转速下输出功率最大的原因,更加清晰地揭示了风轮输出功率随转速变化规律的机理.研究内容通过纵向截面和横向截面双重角度展现了风轮流场的变化,可为垂直轴风力机的设计和气动性能改善提供参考.

摘要：在离网型风电系统中,由于风力和风向的不断变化,系统输出功率会产生脉动的波动,进而影响系统的稳定性。储能系统能够在一定程度上平滑系统输出的功率波动,改善发电系统输出功率的稳定性。简要地叙述了应用于离网型风电系统中的储能技术研究现状,提出了一种使用超级电容器和蓄电池并联的复合储能系统,在PSIM软件中建立了该系统的模型,同时进行了系统实验的回路制作研究。仿真实验结果表明,系统对频率为0.2~9 Hz的输入波动具有很好的抑制效果。

摘要：基于应力应变动态旋转遥测技术,针对直径1.4 m的NACA4415翼型水平轴风力机风轮模型开展动态应变实验,得出不同工况下叶片气动中心线上各个测点应变值随气动力和离心力的变化规律。试验结果表明:离心力对叶片表面动态应变的影响显著强于气动力;气动力对叶片表面动态应变的影响由叶根至叶尖逐渐增强;叶片气动中心线上各点应变值随离心力(转速)的升高而增大,且其生长特性近似成线性。从叶根至叶尖,气动中心线上各测点应变值随离心力变化的敏感性呈逐渐下降趋势;同一工况下,从叶根至叶尖,叶片气动中心线上各点应变值逐渐减小,且其衰减规律成非线性曲线形式。相关研究成果,可为风力机结构安全性设计提供一定的理论支撑。

摘要：针对具有限速机构的小型风力机侧偏过程中理论力矩公式推导,分析风轮叶片及尾翼的气动性能,揭示了限速机构的风轮侧偏、尾翼偏转及重力回位力矩的产生机理并推导出其各力矩的精确表达公式,指出侧偏限速机构的研究重点在于侧偏时力矩之间动态平衡的过程;在此基础上,对侧偏限速机构重要参数的选取原则提出了具体说明,并在8种不同尾翼斜铰轴后倾角β'及侧倾角β″组合下,采用Matlab仿真软件对其编程绘制出尾翼回位力矩Mb及电动机输出功率P的变化曲线图.结果表明:具有β'>β″结构的侧偏限速型风力机在调速过程中能较好满足力矩之间动态平衡要求;采用Matlab软件在β'>β″倾角组合中找到了1组后倾角β'=8°、侧倾角β″=3°的最佳倾角组合,可以保证大风时电动机输出功率较为恒定及整机侧偏性能稳定,这将为小型风力机侧偏机构的进一步优化分析提供一定的技术基础.

摘要：基于MATLAB平台，采用Wilson方法设计了1台300W水平轴风力机，通过筛选选择某S翼型进行叶片设计，并对其气动性能进行了计算。计算结果表明，S翼型风轮有效尖速比范围较宽，功率系数Cp值在0.3以上的区域所对应的尖速比入为4～10．5，整体的功率系数变化平缓；最大推力系数G在高尖速比时变化平稳；有效转矩系数GM为3～12．3，S翼型叶片气动性能较好。自制风力机样机在低速风洞中进行试验，试验结果表明，在风速为4～14m／s时，与市场上某300W传统翼型风力机相比，S翼型风力机功率平均提高了30．76％，尤其在风速为4～6m／s时，S翼型风力机功率提高较大，可以更好地利用中低风速。通过计算和试验研究可知，该S翼型适用于小型风力机叶片的设计。

摘要：为提高蒸气喷射器的性能,利用Fluent软件对蒸气喷射器的内部流场进行三维数值模拟计算,在蒸气喷射器其他结构保持不变的情况下,研究了混合室圆锥段长度和混合室圆柱段长度对蒸气喷射器性能的影响规律。结果表明:混合室圆锥段长度为混合室圆柱段直径的2倍,混合室圆柱段长度为混合室圆柱段直径的6倍时,蒸气喷射器的喷射系数达到最大。研究结果可以为高性能蒸气喷射器的设计制造提供参考。

摘要：针对限功率工况下风电场机组有功分配问题,文章建立了机组发电成本模型和综合疲劳模型。采用改进的粒子群优化算法,在风电场各机组风功率预测信息的基础上,以风电机组疲劳均衡、单位发电成本最低为目标,以功率平衡、出力限制、开停机时间限制等为约束条件,研究限电情况下风电场内有功控制优化策略。最后,对比3种分配方案下风电场的有功总出力、发电成本和疲劳均匀性,分析限功率控制下风电场典型机组的有功出力特征,结果表明,同时考虑发电成本和疲劳均衡条件的优化策略在有效降低成本的基础上能够保证机组间的疲劳均衡,从而降低机组维修频率。