立轴风力机叶片动态失速特性与气动性能分析

结合立轴风力机运行时叶片的非定常气动特性,对B-V、B-L和ONERA动态失速模型进行适当简化和修正,结合实验数据对比分析俯仰运动时动态失速对翼型气动特性的影响。在双盘多流管气动分析方法的基础上,结合修正的动态失速模型,对Sandia 17m风力机进行气动性能计算,比较不同模型对叶片非定常气动特性的评价结果,与实测气动载荷和功率对比表明,B-L模型整体上对立轴风力机气动性能预测较好。

新型聚能-遮蔽升力型立轴风力机

本文提出了一种适合任意风向的新型聚能-遮蔽升力型立轴风力机,并应用计算流体力学方法,对这种风力机的气动性能进行了数值模拟。研究表明:这种聚能升力型立轴风力机比传统的升力型立轴风力机的风能利用率有非常大的提高。此外,本文还采用了正交优化设计方法,对这种立轴风力机的结构参数进行了优化设计,得到了一组优化的设计参数,该优化设计参数下风力机的风能利用率最高可达39%。

计及动态失速和有限展弦比的立轴风力机气动分析

结合Darrieus立轴风力机运行时叶片非定常气动特性,对B-L动态失速模型进行了适当修正。考虑叶片有限展弦比效应和叶尖气动损失,修正了等截面叶片的气动性能。基于DMST气动评价方法,给出了考虑动态失速和有限展弦比效应的Darrieus立轴风力机气动性能计算模型。对Sandia实验室17 m风力机进行了气动评价,分析了动态失速与有限展弦比对叶片气动特性的影响,与实测的功率和功率系数的对比表明,该模型能较好地预测Darrieus立轴风力机的气动性能。

立轴风力机变桨距控制规律研究

针对立轴风力机起动性能差和发电效率低的问题,提出一种自动变桨距立轴风力机方案。根据叶素理论,建立了变桨距叶轮的功率模型,并获得若干种不同尖速比下的最优桨距角控制规律。基于多流管模型,计算得到了不同变桨距规律时的叶轮风能利用系数和转矩,结果表明:该自动变桨距规律可显著提高立轴风力机的启动性能和风能利用系数,为后续变桨距立轴风力机的开发奠定了研究基础。

双叶片立轴风力机及其性能分析

提出了一种新型的双叶片风力机,建立了该风力机的计算模型,基于对叶片的运动学和空气动力的分析,导出了其性能参数的计算方法。结合设计实例,对该风力机的性能进行了仿真分析,结果表明:双叶片风力机在一定的风速和负载下能稳定地运行,最大风能利用率随输出转速呈抛物线规律变化,存在使风能利用率最大的最佳输出转速。

兆瓦级立轴风力机结构动特性的气弹效应

应用Theodorsen二维翼型的经典颤振理论,借助ANSYS开发平台Matrix 27用户自定义单元,建立了立轴风力机叶片梁模型有限元格式的气动质量矩阵、气动阻尼矩阵和气动刚度矩阵及风力机动力学分析的有限元方程,对兆瓦级Darriaus型立轴风力机进行气动弹性稳定性分析。

可变叶片安装角立轴风力机的转动力矩计算

为提高立轴风力机的效率,对可变叶片安装角的立轴风力机进行了分析,根据机翼升力与阻力的理论,在固定来流风速和旋转速度下计算了叶片在每个方位角上产生力矩最大的最佳安装角的变化规律,为了更好的运行,对最佳安装角的变化规律进行了一定修改。计算比较了固定安装角度的叶片与可变安装角度的叶片旋转一周产生的力矩,结果表明叶片在最佳安装角下运行时,每一转的正力矩都有明显增大,平均力矩可提高14倍。多个叶片在最佳安装角下运行时的力矩变化较平稳。可变叶片安装角立轴风力机是一种有发展前途的动力设备。

一种新型聚能-遮蔽型立轴风力机

提出了一种适合任意风向的新型聚能-遮蔽型立轴风力机,并应用计算流体力学方法,对这种风力机的气动性能进行了数值模拟。研究表明:这种新型立轴风力机比传统的立轴风力机的风能利用率有显著提高。此外,该文还采用了正交优化设计方法,对这种立轴风力机的结构参数进行了优化设计,得到了一组最优的设计参数,该最优设计参数下风力机的风能利用率达37%。

新型变桨立轴风力机涡效应分析

该文旨在通过变桨来改善升力型立轴风力机叶片气动特性,提高风力机最大运行效率。针对设计尖速比下风能利用系数较低的问题,提出减小叶片小攻角范围,增大叶片大攻角工作范围,以重点改善叶片低性能区域的气动特性为出发点,提高风能利用系数新变桨思路。以采用NACA0012翼型、2 m高和2 m旋转直径的两叶片H型风力机为研究对象,从涡理论来分析和比较在最佳尖速比为5的条件下,附着涡、尾随涡、脱体涡和桨距角对攻角、切向力和功率输出的影响规律。研究结果表明:变桨后,叶片的攻角、切向力和输出功率在原最大值两侧均有明显提高,拓宽了叶片高性能的工作区域;涡系中脱体涡对叶片气动特性影响最大,其中在上盘面影响较小,在下盘面影响较大;变桨前后涡系对上盘面的差异较小,对下盘面的影响差异较明显;变桨后,下盘面的叶片的涡尾迹弯曲程度在加大。

基于统一变桨距控制的立轴风力机启动性能

为提高立轴风力机的启动能力，提出了适宜低尖速比运行的桨距角变化规律，并设计了一种变桨执行机构以实现多组叶片的统一变桨距控制。从变桨执行机构、翼型选择、风轮结构和控制系统等方面介绍样机设计原理，并进行了样机性能实验。结果表明：对称翼型厚度为15％时最佳，而非对称翼型的最大厚度不超过10．4％；实验数据与理论值变化趋势一致，理论值相比实验数据高出20%～30％；通过增加上盘面顺风区叶片迎风面积可以提高启动能力。

三叶结构半转式立轴风力机控制方法仿真研究

结合实际三叶结构半转式立轴风力机模型,分别采用传统PID控制与ANN-PID控制方法进行了仿真研究,结果表明采用ANN-PID控制具有更好的控制效果.

立轴风力机空气动力学性能流管模型研究

为提高流管模型在立轴风力机空气动力学性能预报中的准确性,根据不同速比范围内立轴风力机空气动力学特性,研究分析了双盘面多流管模型的有效性和局限性,并引入动态失速模型和附加阻力系数对流管模型进行修正。算例结果表明:修正后的流管模型可以较准确地预报低速比区域内的动态失速效应和高速比区域内的第二效应,理论计算结果与实验值符合较好,能准确反映立轴风力机空气动力学性能变化规律,适用于立轴风力机气动性能设计分析。

立轴风力机的拉索设计

拉索立轴风力机的拉索在设计时要满足风力机顶端的刚度要求和拉索本身的强度要求,且拉索对风轮顶端的约束刚度和拉索自身的振动特性受拉索的截面刚度、质量、垂度、预紧张力等因素的综合影响,提出了一种结合有限元法的循环确定拉索设计关键参数的方法,并通过一算例验证了该方法是可行的.

半转叶轮立轴风力机的转动稳定性及最大转速

半转叶轮立轴风力机是利用半转机构构成叶轮一种高效立轴风力机。分析该风力机叶片上风压的分布特点,得出其叶轮转动时可以自动维持稳定转动的良好特性,并且求出这种风力机在一定风速下可以产生的理论最大转速。

介绍升阻互补型立轴风力机

风力机是将风能转化为其它有用能的机械。其结构形式多种多样,习惯上按风力机主轴与地面相对位置分为两大类,即水平轴和垂直轴风力机。水平轴风力机是传统型,技术成熟,更新换代快,生产批量大,已成为当今风力机的主流机型。垂直轴(立轴)

新型立轴风力机的建模及控制策略研究

以三叶结构新型立轴风力机为研究对象,介绍了该风力机的数学模型建立过程及风力机工作过程中风速在额定风速以上时的浆距角控制策略,并运用MATLAB/SIMULINK模块对其进行了相应的仿真研究,仿真结果表明了该模型的合理性和控制方法的可行性.

几种新式立轴风力机设计方案

提出了行星式风轮聚能增速的设计方案，探讨了推挽式风轮的调速性能，并提出将汽车后桥传动技术移植到风力机上实现风轮连锁，盖速传动等，从而描述了几种新式立轴风力机设计方案。

一种新型三叶片立轴风力机的组成

采用齿轮啮合传动的半转机构原理,设计了一种带风向舵三叶片立轴风力机。三个叶片同时按照相同的轨迹运动,使风力机的输出力矩更加平稳;风向舵通过齿轮传动和柔性轴可自动控制叶片方位。本文利用解析法对该风力机主要性能参数做了理论推导。

摆翼式立轴风力机将使风电普及使风能成为新世纪的主要能源

当前风电每度（kwh）约5美分，而火电只有3美分。由于风力机造价太高，风电成本一般要比火电成本高出2／3，所以风电虽无污染、能再生，是十分理想的清洁而又可持续发展的能源，却无法推广。风电成本很难迅速降低，主要是由现代水平轴旋桨式风力机本身的局限性造成的。但摆翼式立轴风力机已开发成发电成本比火电还低二成多的250W微型风力机产品，