国家自然科学基金(E51176129)
- 作品数：53 被引量：315H指数：11
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- 相关领域：动力工程及工程热物理机械工程水利工程电气工程更多>>
- 组合弹性系泊对漂浮式风力机Spar平台影响的研究被引量：5
- 2017年
- 研究新型组合弹性系泊对漂浮式风力机Spar平台动态响应及系泊张力特性的影响。建立基于OC3-Hywind Spar Buoy平台的NREL5 MW漂浮式风力机整机模型,综合考虑叶片空气动力载荷、平台的水动力载荷及平台与系泊系统的耦合。首先验证水动力学模型的可靠性,然后分析组合弹性系泊对动态响应及系泊张力的影响。结果表明:组合弹性系泊会使平台纵荡增大25.5%,但系泊张力、垂荡和纵摇却会分别减小14.0%、20%和18.1%;弹性索位置对动态响应及系泊张力影响不大;随弹性索长度的增加,平台纵荡响应增加34.0%,平台垂荡和系泊张力分别减小25.0%和7.3%。
- 叶舟王东华丁勤卫李春
- 遗传算法在水平轴洋流机叶片优化设计中的应用
- 2018年
- 水平轴洋流机是捕获洋流能的主要设备,其叶片外形直接影响捕能效率。通过Bezier参数化曲线描述定速定桨距洋流机的叶片弦长和扭角分布规律,采用叶素-动量理论计算其水动特性。以额定流速下能量利用系数系数最大为目标,基于遗传算法建立了叶片外形优化模型。同时,为了避免因汽蚀导致功率输出不稳定的现象,在优化过程中以汽蚀作为约束条件,与经典设计方法Wilson理论设计叶片进行了比较。结果表明:优化叶片在叶根处的扭角更小,具有更佳的抗扭性能;叶根和叶尖处弦长均更小,节省了材料;在设计流速范围内,优化叶片在低流速下效率更高,平均提高了4.6%,具有更好的启动性能。
- 余万李春杨阳
- 关键词：叶片汽蚀遗传算法
- 三种漂浮式风力机柔性部件的动力学响应对比被引量：1
- 2016年
- 柔性部件作为漂浮式风力机的重要组成部分,对其整机安全性有极大影响。为研究漂浮式风力机柔性部件在风浪流联合作用下的动态响应,本文基于模态截断法与多体动力学相结合的计算方法,采用水动-气动-弹性-伺服全耦合软件FAST软件,选取3种具有代表性的漂浮式风力机作为研究对象,研究其动态响应并对比分析。结果表明:在风浪流作用下,3种漂浮式风力机叶尖挥舞位移都较大,叶尖摆振位移较小;Spar和Barge的塔尖摆振位移变化相近,TLP的塔尖摆振位移变化较大;3种漂浮式风力机的叶根载荷均值大小相近,但Barge的叶根挥舞弯矩变化较大;Spar和TLP的发电机功率较为稳定,维持在5MW左右,Barge的发电机功率略小,且波动略大。
- 汤金桦李春丁勤卫叶舟
- 关键词：多体动力学动力学响应
- 风力机不同风况的动力学响应研究被引量：26
- 2014年
- 风场风况是影响风力机气动和结构特性的直接因素,进而影响功率输出、稳定性和控制策略。在三维风场建模的基础上,对5种不同风况下的风速及相干湍流风的时域变化进行了模拟。结合气动计算结果对各风况下的叶尖挥舞和摆振位移,叶根挥舞、摆振、变浆力矩进行了动力学响应仿真,得到其各自的动态响应。控制策略采用变桨、变风速控制,极限风况下采用定时顺桨控制。结果发现克赫波更适合极限风况的仿真,并且通过添加相干湍流到基础湍流上能模拟拟序结构。同时,研究表明相较于参考风速为额定风速,在切出风速下,叶尖位移同时体现为挥舞和摆振,且变化频率、剧烈程度都增加;叶根载荷中挥舞弯矩均值较小,但在短时间内波动跨度大,是风力机叶片产生疲劳的主要载荷。
- 吴攀李春李志敏叶舟
- 关键词：风力机动力学特性
- 襟翼翼缝相对宽度对翼型动态气动性能的影响!被引量：5
- 2016年
- 采用Fluent数值模拟的方法,以NACA0018对称翼型为基准翼型,分析了尾缘襟翼翼缝相对宽度不同时,襟翼动态摆动对翼型流场以及升阻力特性分析。选取襟翼相对长度为0.2,襟翼翼缝相对宽度分别为1.0%、1.5%和2.0%,当襟翼最大摆角θ为15°时,分析翼型动态气动性能。数值结果分析表明:襟翼的摆动导致原本对称的翼型不再是对称翼型,改变了翼型的弯度,翼型升力和阻力系数的最大值均增大;相同摆角下,翼缝相对宽度越大,其翼型升力系数值愈大;襟翼在摆角θ为10°~15°时,在襟翼下表面出现尾缘回流涡;当襟翼摆角θ为-10°^-15°时,襟翼上表面出现回流涡,且随着襟翼摆角的增大,该回流涡范围逐渐扩大。
- 李润杰祖红亚李春叶舟
- 关键词：襟翼翼型气动性能
- 襟翼相对长度对翼型流场结构影响被引量：4
- 2015年
- 以NACA0018为基准翼型,采用Fluent数值模拟的方法,对比研究了襟翼相对长度和翼缝相对宽度对翼型流场结构及升、阻力特性的影响;文章分别选取了襟翼相对长度分别为0.2、0.3和0.4和翼缝相对为1.0%,分析襟翼相对长度对翼型气动性能的影响。数值结果表明:由于襟翼对翼型周围主涡发展和变化的影响,不仅改善了翼型的失速特性,同时也提高了翼型的气动性能。襟翼翼型的失速攻角在此次研究范围内均大于基准翼型,在攻角小于失速攻角时,襟翼翼型的升力系数均小于基准翼型,阻力系数均高于基准翼型,但升力系数的最大值均高于基准翼型;随着襟翼相对长度增大,翼型临界攻角逐渐减小;在攻角接近翼型失速攻角时,升力系数先增大后减小;襟翼长度相同时,随着翼缝相对宽度的增大,升力系数逐渐减小。
- 祖红亚李春陆云凤叶舟刘天亮
- 关键词：襟翼翼型气动性能
- 翼缝宽度对翼型水动特性的影响
- 2016年
- 针对翼型失速问题,采用CFD(流体动力计算软件)数值模拟方法,以NACA0018为基准翼型,分析了不同翼缝宽度对翼型压力云图及流场等值线分布的影响。计算结果表明:当翼型处于小攻角时,翼缝宽度对翼型吸力面影响较小,对压力面高压区范围影响较大;当翼型处于大攻角时,翼缝的存在改变了翼型流场结构,减少了翼型尾缘处发展涡的数量,且缩小了涡的范围;在大攻角下,翼缝对翼型压力面高压区和吸力面低压区范围影响较大;对比三种不同翼缝宽度对翼型压力云图及流线等值线图可知,翼缝宽度w=0.1%c时,翼型水动性能最佳。
- 李润杰李春李倩倩叶舟
- 关键词：翼型襟翼
- 兆瓦级海上风力机叶片设计及模态分析被引量：5
- 2012年
- 叶片是风力机的重要构件,对其合理设计十分重要。总结了叶片的设计流程,并选择合理的设计参数,设计出兆瓦级风力机的叶片;在三维绘图软件中建模;应用有限元法,选定叶片的材料参数,在有限元软件中对叶片进行模态分析,确定了叶片的各阶模态振型及各阶频率,并对比分析叶片各阶模态振型结果。结果表明,叶片的固有频率范围与外界的激励的频率范围不重合,因此避免了共振破坏的发生。
- 刘全高伟李春
- 关键词：兆瓦级风力机模态分析
- 水平轴风力机多涡格升力面涡尾迹法的研究被引量：2
- 2016年
- 针对NREL Phase VI实验双叶片水平轴风力机,采用基于多涡格升力面的自由尾迹法模拟其低风速及高风速气动性能。由于高风速失速延迟导致尾缘分离滞后,建立Kirchhoff-Helmholz尾缘分离预估模型与Du-Selig失速延迟模型耦合的三维尾缘分离预估模型。计算低风速及高风速不同的偏航角工况,对比分析不同涡格数对模拟结果的影响。研究结果表明:涡格数对低风速工况影响甚小,对高风速影响很大,且采用两涡格的三维尾缘分离预估模型对法向力系数和弦向力系数的模拟最为精确。
- 王渊博李春栾忠骏
- 关键词：水平轴风力机失速延迟
- 极限风况下风力机柔性部件动力学响应研究被引量：8
- 2014年
- 风场是影响风力机气动和结构特性的最直接因素。基于对不同风况模拟、气动计算,以某1.5 MW风力机为例,模拟其在不同风况下的动力学特性动态响应。通过分析各叶片叶尖位移、叶根受载及塔架顶端位移的动态响应,结合发电工况分析控制策略的选择。研究结果表明:在添加相干湍流到基础湍流上模拟拟序结构风况时,叶尖挥舞、摆振;叶根挥舞弯矩、摆正弯矩、变桨力矩;塔尖前后挥舞、左右摆振都有不同程度的增大。且风轮计算点上部分风速已远大于参考风速,控制策略的选择需要根据瞬时风速而变。研究成果对风力机的气动、结构设计和控制策略的改进具有一定的参考价值。
- 吴攀李春李志敏叶舟
- 关键词：风力机动力学特性控制策略
