风力机叶片模型气动载荷的仿真与实验

基于ANSYS软件的有限元法,对旋转中的1.5MW风力机叶片模型在不同风速下运行时,进行气动载荷分析及仿真模拟;用车载法对叶片模型在风速为5、7、9、11m/s时的剪应力进行测量,并进行了仿真结果与实验结果的分析研究。结果表明,叶片设计对叶片气动载荷特性有较大影响;同时仿真模拟结果与实验结果吻合良好,表明该方法能比较准确地反应实际叶片的受力情况。其结果为开展叶片气动载荷研究提供了可行的途径。

风力机塔架-叶片耦合模型风致响应时域分析

基于风力机塔架-叶片耦合模型,采用改进的叶素-动量理论模拟了考虑平稳风修正、叶片旋转效应和空间相干性的风力机气动载荷,并基于有限元方法对该耦合模型进行了动力特性分析和风致响应时域计算.基于目标响应时程探讨了风力机塔架-叶片耦合系统在随机风荷载作用下的动力响应特性,并与不考虑叶片影响的风力机塔架风致响应进行对比分析.研究表明,在进行风力机的抗风设计时,应该考虑塔架-叶片的耦合作用.

基于间歇性风速的风力发电机功率输出模型研究

随着风电渗透率的增加,间歇风速对系统运行的影响不可忽视。建立间歇性风速模型和间歇风速下的风机功率输出模型,对解决电力系统规划运行问题至关重要。间歇性风速模型可以确定历史风速数据中强波动性风速。间歇风速下的风机功率输出模型可以评估风速间歇变化过程的风电场输出功率。首先,根据混沌理论建立间歇性风速模型,确定间歇性风速区间以及区间内的间歇性风速。其次,利用动量-叶素理论建立风力发电机功率输出模型,根据风速变化时桨叶的受力情况,评估间歇风速下的风力发电机输出功率。最后,利用大同某风电场采集的数据验证所提方法的有效性。

水平轴风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟模型——Ⅲ.模型改进

传统的水平轴风力涡轮设计与性能预估方法是基于经典的叶素理论以及二维风洞翼型气动数据 ,为有效地设计高性能的风力涡轮 ,必须对该方法不能处理的失速延迟现象进行修正。文献[1 ,2 ]通过三维积分边界层方程的求解 ,建立了初步的三维失速延迟模型 ,近期的理论研究和实际应用发现 ,该模型还存在不完善之处。在进一步研究失速延迟机理的基础上 ,结合大量的文献资料 ,运用最新的研究结果 ,提出了改进方法及新版本的三维失速延迟修正模型。通过与实测数据对比 ,表明改进模型具有更明确的物理意义及更加准确的水平轴风力涡轮设计和性能预估效果。

基于风力预测的输电线路风偏放电预警

为提高对强对流环境下输电线路风险的预警精度,研究了输电线路风偏放电预警方法。首先,基于气象雷达的历史监测数据,构建双层串联SVM分类器,生成强对流风力预测模型。其次,构建输电线路风偏几何模型,分析非水平风对输电线路的影响,推导临界状态下风偏角和风偏风速的计算公式。最后,采用广义极值分布函数计算输电线路风偏放电概率,发布风偏放电风险预警等级。结果表明,基于气象雷达数据和强对流风力预测的输电线路风偏放电预警方法有效、可靠,可为强对流天气下的输电线路维护、电网运行、防灾管理提供决策参考。

自然风力作用下草体运动的模拟方法

实时生成自然风力影响下植物的自然摇曳效果是图形学中的难点问题之一.讨论了一种基于快速纹理合成算法的草体运动模拟方法,利用星形结构透明纹理在风力模型作用下产生的变形,结合星状匹配的纹理合成算法,对自然风力影响下草体的动态效果进行了快速有效的模拟,仿真试验的效果进一步证明了算法的有效性和可行性,结果表明,该方法可适用于游戏制作和虚拟场景构建等领域.

一种变速风力机全风速范围发电策略

由于风力机系统复杂的机械阻尼和大惯量等强非线性因素的存在,增大了控制策略设计与实现的难度。同时,对于变速风力发电系统而言,风力机的转速控制器设计是实现发电控制策略的重要环节。本文首先分析了定桨距变速风力机全风速段的发电策略,针对传统方案所存在的问题,提出了新型的控制策略,该策略在不同运行状态之间的过渡过程迅速平滑,有效降低了系统的动态载荷;其次,基于现有的风力发电系统分析了定桨距风力机的小信号模型,推导了风力机系统的传递函数,并为转速控制环设计了P ID控制器;最后,通过仿真和实验,验证了全风速段发电策略的可行性和有效性。

液压型风力发电机组风力机特性模拟

在不具备风场环境的情况下,针对液压型风力发电机组风力机特性模拟问题,在实际数据的基础上,建立了风力机输出特性数学模型,依据相似模拟的原理,采用转速控制的补偿方法对风力机特性进行了实验研究。将等效功率实验数据乘以转换系数之后的结果、仿真结果以及相关合作公司提供的850kW风力机的实际数据进行了对比。结果表明:系统能够在误差允许范围内精准模拟风力机的输出功率和输出转矩。

中国土壤风力侵蚀空间格局及驱动因子分析

利用遥感与地理信息系统方法对全国土壤风力侵蚀状况进行了宏观调查 ,建立了全国1∶ 1 0万土壤风力侵蚀数据库。对导致土壤风力侵蚀的原因进行分析 ,指出风速、土壤干燥度、地表植被指数、土壤质地和坡度是土壤风力侵蚀的重要驱动因子。分析了这些因子与土壤侵蚀的空间关系。利用主成份分析方法 ,建立风力侵蚀动力指数模型。模型输出的风力侵蚀动力指数与全国土壤风力侵蚀遥感调查的结果有较好的一致性 ,表明土壤风力侵蚀动力指数可以较好地反映地区土壤风力侵蚀过程 ,并对沙漠化治理有指导意义。

故障下双馈感应风力发电机无功协调控制策略

提出基于改进式双馈感应风力发电机模型的无功协调控制策略,以提高电网故障下双馈风机的无功调节能力。在DIg SILENT/Power Factory平台上,搭建改进双馈风机的详细模型。利用DC-Chopper和串联动态制动电阻代替Crowbar保护电路,以实现背靠背变流器持续为电网提供无功支撑。通过协调分配风电机组定子和网侧变流器及补偿单元之间的无功功率参考值,来提升电压控制点的电压。与传统控制方法相比,所提控制策略可以充分利用变流器的无功发生能力,扩大电网故障时风电场的无功输出范围,减小无功补偿装置的投资,并提高风机的低电压穿越能力。

浅谈液压传动型垂直轴风力机仿真与实验分析

随着经济的发展,能源在经济发展中占据着越来越重要的地位,而在环境保护的发展规划下,清洁型能源的开发与推广成为了新的研究话题。而风力发电在当前作为最成熟、最具规模化的可再生能源的利用形式受到了世界各国的关注。本文先对垂直轴风力发电机和液压传动技术的发展现状进行了研究,再对液压传动型垂直轴风力机组的仿真模型进行了分析,最后通过相关的实验来展现此种风力机的优良性能。

县域尺度风力侵蚀栅格计算结果落地研究

[目的]探讨基于栅格侵蚀数据确定风力侵蚀地块的状况,为县域尺度侵蚀计算和水土流失栅格计算结果落地等工作提供参考。[方法]以黄泛平原风沙区河南省兰考县为例,基于耕地风力侵蚀模型,采用栅格计算和软件判断方法,结合野外验证,探讨县域尺度风力侵蚀栅格计算结果落实到地块的状况。[结果](1)栅格计算的兰考县耕地风力侵蚀面积为125.91 km^(2),涉及1259128个栅格,侵蚀模数集中分布在200~400 t/(km^(2)·a)。(2)软件判断法统计的耕地风力侵蚀面积为125.08 km^(2),涉及2284个地块,侵蚀模数集中在200~400 t/(km^(2)·a);超过50%流失比例的地块占风力侵蚀地块总数的96%,100%流失比例的地块面积分布在0.00004~0.6 km^(2)。(3)在面积相对误差上,软件判断法与栅格计算法相对误差为0.66%,城关镇最大,达136.50%,张君墓镇最小,为0.56%;在空间分布上,软件判断法比栅格计算法聚集度指数高、离散程度低,空间分布集中、连续性强。(4)野外验证中,34个风力侵蚀地块强度与软件判断法相符,一致率为68%。[结论]在控制耕地地块面积的前提下,软件判断法将栅格计算风力侵蚀结果落实到地块方法可行,结果基本合理。

中国风力发电中长期展望的计量经济分析

截至2011年底,中国风电总装机容量达6 236万kW,居世界第1位,中国风电开发受到世界各国的关注。因此,适当地了解中国风力发电未来的发展趋势以及存在的相关问题和解决对策,对中国和世界的可持续发展及低碳社会的实现都具有一定的意义。文章采用计量经济分析方法,阐明中国风电开发剧增的机制,并对4个方案进行了模拟分析,得出综合对策方案是比较理想的选择。从2021年开始,中国将取消风电价格补贴,届时风电可以与火力发电相竞争,与其他能源发电共同发展。

变桨距风电机组仿真模型与控制

针对变桨距风力发电机组,建立了包含风、空气动力、发电机、偏航系统以及桨距系统的模型,并对变桨距风力发电机组模型设计了控制逻辑和控制回路。偏航和变桨是影响发电机组功率的主要因素,在偏航模型和控制系统中充分考虑了偏航角的解缆问题以及风向突变时风机偏转方向的算法设计;在变桨模型和控制系统中,根据叶片的气动特性,进行了仿真。控制结果表明,设计的仿真模型和控制方案能够合理地展现变桨距风电机组的动态变化过程。

基于ABAQUS的风力机整机有限元建模和动力分析

主要基于ABAQUS有限元软件通过密度等效的方法建立了风轮-机舱-塔筒的一体化模型,并对风力机整机进行了结构的动力特性和动力响应分析。结果表明:低阶振型表现为叶片的摆振和挥舞,高阶则会出现塔筒的谐波振动;随着风速逐渐递增,在整个仿真时间内塔顶和叶尖的顺、横风向的位移和加速度响应总体水平均逐渐增大,且在0坐标轴上下波动,响应周期逐渐缩短;叶尖点1的顺风向位移响应在整个仿真时间内要普遍略高于叶尖2、3,主要可能由于风速沿高度变化产生的风剪切效应以及考虑风向的变化,导致越高处湍流风速越大,从而产生的风荷载越大,进而产生气动力不平衡的缘故。

变速风力机的静态特性仿真研究

根据变速风力机的静态特性,在Matlab/Simulink的环境下建立了变速风力机的仿真模型,在不同的风速下进行仿真研究,讨论了变速风力机的静态特性与叶尖速比及桨距角等参数之间的关系,结果为变速风力机性能分析提供了参考。

直驱风力发电机翼型特性数值仿真

目前的发电机翼型特性数值仿真方法中,由于对翼身的抖振非定常数的计算不足,影响最终结果的准确性,因此提出直驱风力发电机特性数值仿真方法研究。首先建立风力空气动力模型,作为仿真动力基础。其次确定风翼参数,计算翼身的抖振非定常数,最后在数值仿真中将翼型实现实体化生成,并根据风力空气动力模型实现数值仿真。为了验证设计的数值仿真方法的可行性,利用某地直驱风力发电机的相关参数,使用不同对比数值仿真方法和设计方法进行翼型特性数值仿真。实验结果证明设计方法的特性系数更接近实际值,在仿真中准确性较高。

异步风力机风速突变对并网系统影响分析与防护措施

在含异步风力机风电场电网中,风电场风速的突变将会对电网系统造成影响。研究了含异步风电机组的风电场在风速突变条件下对接入电网的电压、电流、有功、无功的影响情况。通过动态模拟仿真,在风速突变时,接入点的电压水平和风力机的风能利用率都有明显下降,并仿真分析了STATCOM对接入点的电压水平和风力机的风能利用率的影响。最后讨论了平移突变风速、变桨距控制风速突变等防护措施的可行性,保证异步风电场在风速突变时正常运行。

美国有关多行风栅密度模型的研究

田间多行风障的风力减弱模型可用一个栅栏密度指数 (η)来表示 ,但这个指数不能用来估算栅栏对风蚀的影响效果。风透过栅栏时 ,栅栏密度对风的影响需通过风栅模型来描述。美国农业专家D W Fryrear在实验室通过风洞阻力试验测量不同行数、行间距和不同密度的栅栏模型所受的总阻力 ,并对总阻力与 η进行相关性分析 ,分析结果r2 =0 84。而多行风栅的密度 ρED又用每行密度、栅栏高和行间距进行计算。通过方差检验 ,ρED值与总阻力值相关关系显著 (r2 =0 92 )。用 ρED 方程即可估算 1～ 8行、 5个密度、 3个行间距的多行栅栏防风效果。D W Fryrear在RWEQ中用 ρED来描述风力减弱模型 。

快速真实地生成树的自然摇曳

快速真实地模拟树在风中的摇曳一直是图形学中的一个挑战性问题.已有的方法,或者计算速度太慢,或者所处理的模型局限在几千个面片之内,难以用较强的真实感进行动画模拟.针对复杂树在风中的自然摇曳,该文提出一种新的方法.一方面,它基于统计数据采用高斯分布来近似逼近实际风力,既可以基于物理性态很好地反映风力的影响,又可以方便树的变形计算;另一方面,根据树的层次结构特点,新方法对树的各个部分分别进行独立的变形计算,然后再根据它们的连接关系进行组合,完整地获得树的变形.新方法对于小振幅的非末梢枝条,是利用静力分析来计算它们的变形,而对于振幅大的末梢枝条则采用Newmark逐步积分法求解其振动方程,这样就可以以较少的计算开销获得变形真实感很强的结果.在对树的各种姿态进行成像时,新方法运用了基于硬件的shadowmapping技术和LOD(LevelOfDetails)技术,以快速生成高度真实感的树.实验表明,对于有近4万个控制节点、近90万个拟合外观模型的三角形的柳树模型,新方法可以对其自然摇曳进行每秒0.6帧的高度真实感的模拟.