预弯外形对风力机叶片气弹稳定性的影响

为了研究预弯外形对风力机气弹稳定性的影响,以某2 MW低风速风电叶片为研究对象,采用外形参数化表达方法构造叶尖预弯量分别为3、4和5 m的叶片。基于SIMPACK软件建立并验证气-弹-控耦合的风力机整机模型,对配装不同预弯叶片的风力机进行仿真分析。结果显示,在湍流风况下,随着叶尖预弯量的增大,叶根载荷、叶尖附近截面的气弹变形量和动态失速程度都有明显增加;对预弯5 m叶片的动态气弹变形进行频域分析,发现在一阶摆振和扭转方向发生共振现象,表明过大的叶尖预弯设计量会使叶片产生气弹失稳问题。

玻碳混杂低风速风电叶片结构优化及性能分析

为了进一步减轻低风速风电叶片的重量及载荷,以长度为54 m的某2 MW风电叶片为研究对象,构建了玻碳混杂叶片铺层结构设计模型,基于Matlab和ANSYS参数化建模和分析方法,对优化设计的玻碳混杂铺层结构叶片进行了强度、载荷特性、质量与最大变形量分析。研究表明:优化后的叶片质量降低了32.46%,其动态载荷及叶尖变形量有明显的减小;在保证叶片优化前后具有相同刚度的前提下,优化叶片的最大拉伸应力明显降低。本文的研究对低风速风电叶片的轻量化设计具有重要的参考意义,有助于降低风电叶片的成本。

风力机叶片动态气弹变形及其对整机性能的影响

基于风力机整机刚柔耦合模型,文章提出了一种叶片动态气弹扭转变形分析的新方法。该方法采用SIMPACK和AeroDyn软件联合数值仿真对风力机在几种恶劣风况下进行动力学分析,通过对分析结果的变换处理,进而得到叶片在复杂工况下的动态气弹变形数据。采用该方法,重点分析了叶片气弹扭转变形对风力机气动功率及气弹稳定性的影响。该方法为大型风电叶片的气弹特性评价以及气弹剪裁设计提供了一种新的技术手段。

基于整机刚柔耦合的风力机叶片气弹稳定性分析

为了研究弯扭柔性叶片在实际工况下的气弹变形及气弹稳定性问题,文章以某2 MW低风速风力机为对象,基于SIMPACK通用软件,构建了风力机整机刚柔耦合多体动力学气-弹-控联合仿真模型。文章提出了可定量分析叶尖截面失速特性的新方法,在控制系统正常和控制系统失效两种工况下对叶片的气弹稳定性进行了时域和频域分析。在湍流风况下,对叶片的气弹变形进行了计算分析,通过与GH Bladed软件的分析结果进行对比,验证了风力机气弹动力学模型和气弹分析方法的正确性。基于整机刚柔耦合提出的风力机叶片气弹稳定性分析方法有利于解决风力机大型高效与轻量可靠之间的矛盾。

内陆低风速风力机叶片气动外形的多目标优化设计

对低风速风电场的风能资源特性进行分析,并以年平均风速、年利用小时数和湍流强度为标准,对低风速风电场进行了参数化定义。以年发电量最大和叶根处弯矩最小为优化设计目标,采用多阶贝塞尔曲线对叶片的弦长和扭角分布进行参数化表达,并以贝塞尔曲线控制点处纵坐标为设计变量,构建了风力机叶片的优化设计模型。采用多目标粒子群算法对内陆低风速地区某2.5 MW风力机叶片进行优化设计,并在pareto解集中对优化叶片进行了筛选。安装所设计新叶片后,在不增加叶根处弯矩的情况下,风力机的年发电量提高了1.33%。