局部瞬态风况下风力机叶片载荷计算

对叶素动量理论(BEM)进行改进,动量理论的计算仍在风轮坐标系下进行,而叶素理论的计算在叶片的局部坐标系下进行。在局部坐标系下能更准确地利用二维翼型的特性来计算气动载荷,同时也能更好地调用Beddoes-Leishman(B-L)模型,从而全面考虑到风轮锥角、局部风况甚至叶片弯曲变形的影响。再将动量理论和叶素理论统一在风轮坐标系下完成迭代。采用B-L模型预测二维翼型的动态气动性能时应用切向力分离点计算分离流切向力,从而提高模型对动态气动阻力的预测精度。结合改进的BEM理论和动态效应模型对Tjaereborg 2 MW风力机进行仿真,所得叶根挥舞弯矩相比经典BEM更接近测试值。

考虑土-结相互作用大型风力发电结构风致响应分析

以南京航空航天大学自主研发的某5MW大型风力发电结构为研究对象,建立考虑叶片离心力的"叶片-机舱-塔架-基础"一体化有限元模型,并通过在基础和土体交界面上设置质量弹簧和阻尼器来考虑土-结相互作用(简称SSI)效应;然后基于谐波叠加法和改进的叶素-动量理论模拟考虑旋转和相干效应的风力发电结构脉动风场;最后进行风力发电结构的风致响应分析。结果表明考虑SSI效应的大型风力发电结构风振响应具有多振型响应和多模态耦合特性,叶片和塔架的风致背景、共振响应及其耦合项作用机理不同。研究认为SSI效应对大型风力发电结构的风致响应影响明显。

考虑平稳风修正和塔架干扰的风力机叶片3-D风场模拟

为准确模拟风力机纵向、横向和垂直向的3-D随机风场,以南京航空航天大学自主研发的NH1500风力机为例,首先采用考虑沿高度变化的指数模型、塔影效应影响的潜流模型和上游风机尾流影响的涡流粘度模型对平稳风进行修正。然后基于空间变化的改进Von Karman风谱模型,结合谐波叠加法模拟风力机的来流脉动风速时程,再利用改进的叶素-动量理论获得考虑叶片旋转效应和塔架-叶片相干效应的风力机纵向、横向和垂直向3-D随机风场。该方法充分考虑风力机风场模拟的外界干扰因素和自身特性,提高了风力机系统风场模拟的准确度。算例分析表明,本文方法可以准确地模拟给定风环境的风力机系统3-D风场。