基于Wilson理论和粒子群优化算法的风力发电机叶片参数优化

为了提高风力发电机叶片的气动性能,在Wilson理论优化叶片弦长和扭角的基础上,以风力发电机的年发电量为优化目标,以叶片的弦长、扭角和翼型布置位置为优化变量,通过粒子群优化算法对风力发电机机叶片的参数进行优化。通过叶片参数优化,风力发电机的年发电量增大了0.189 GWh,增幅为6%,风能利用效率同时得到提高。

基于Wilson理论的大型风力机叶片三维实体建模

针对大型风力机叶片设计复杂、曲面造型困难的问题,选择NACA4415翼型的气动参数,建立翼型原始坐标,得到气动性能最佳的翼型攻角。以Wilson理论为基础,结合叶素动量理论得到叶片的外形数据,对风力机叶片进行气动外形设计。利用MATLAB软件进行叶素弦长和扭转角迭代求解,采用数值拟合的方法对叶素弦长和扭转角进行修正,输出叶素剖面的实际外形参数。在无法实现传统建模的情况下,提出参数导入的建模方法,对各叶素剖面进行相应的三维空间坐标转换,将计算结果导入Pro/E软件进行叶片的三维实体建模,完成叶片的程序化和参数化建模,大大提高叶片的设计效率和造型精度。

基于Wilson理论的农用飞机风动储能风力叶片设计研究

为解决农业飞机作业系统能源消耗过大、故障率高的问题,依据风动储能转化规律设计一种风力叶片,对农业飞机的高速风压进行回收利用。基于Wilson理论对农用飞机风动储能风力叶片进行气动设计,以风能利用系数最大为目标函数,在MATLAB中进行编程设计得到各个叶素截面的弦长和安装角;以有人驾驶农用飞机的能量回收及利用这一应用场景为例,对叶片的设计过程进行分析;叶片翼型的原始数据在PROFILI中获取,最后在SolidWorks中根据弦长和安装角等数据进行旋转等操作获得不同半径的叶素面,通过放样操作形成最终的叶片三维模型。设计成形的风力叶片,符合农业飞机风动储能系统的要求,对于农业飞机的高速风能回收利用具有积极的借鉴意义。

基于实测风数据的风力机设计与改进研究

在对调研地区风能资源进行观测和统计的基础上,基于Wilson理论和Matlab编程语言对25kW定桨距直驱式风力机进行设计和仿真,并提出通过增大风轮直径、采用低速发电机可提高风力机在低风速地区的发电量。仿真结果表明:高风速风力机不适合在偏低风速地区使用,需以当地实测风资源统计结果为依据进行风力机的设计和选型工作;增大风轮直径、降低额定转速可将风力机额定功率点提前,增加风力机在低风速段的发电量。本文设计的风力机相比当地已使用的同型风力机在该地区的年发电量更大。

3MW叶片翼型设计与气动特性分析

对于大功率叶片的设计研究,翼型的选择和气动特性分析是重要内容。考虑到叶片的整体结构和气动特性,叶片在主要输功区域布置了风力机专用的DU系列翼型,叶尖部分布置NACA64系列翼型,能满足雷诺数较大,阻力小的要求。在确定截面翼型的基础上,结合Wilson理论设计模型初步算出翼型的轴向、周向诱导因子,叶尖、轮毂损失因子等具体数据,确定所采用的翼型族沿叶片展向各剖面的弦长、扭角和相对厚度的分布。利用叶素动量理论对叶片翼型进行评估和修善,使设计结果更能满足设计要求。结果表明,该叶片功率曲线及叶片效率曲线基本服从翼型及叶片气动特性规律,最大风能利用系数为0.458,输出功率为3MW,符合大型风力机生产要求。

10kW冲压空气涡轮叶片的气动设计与数值模拟

基于Wilson理论方法,采用MATLAB编程仿真软件作为优化工具,对冲压空气叶片进行设计,计算出冲压空气涡轮叶片24个截面处的弦长和安装角,通过多项式拟合进行修正,利用Solid Works三维实体建模。运用NUMECA对模型进行数值模拟,分析不同安装角和风速下其输出功率,得到5种安装角下风速-输出功率的曲线图,并分析了设计工况下的叶片静压分布,以及不同叶高处的速度矢量图。

山地典型地形下的2MW风力机仿真研究

根据我国中部某实测地的山地狭管及风速数据，使用Solidworks建立2Mw风力机摸型，并分别建立了风力机在平地与狭管中的计算域模型，然后通过ICEM划分网格，用Fluent软件对模型进行仿真。仿真结果表明，额定风速下，平地风力机输出功率比理论值低，与平地相比，狭管对流体有明显的加速作用，可使狭管风力机比同入流风速下的平地风力机功率高约5.0％-43．5％。研究结果为在山地狭管中布置风力机提供了参考。

SCPPVC系统新翼型空气涡轮机性能数值模拟

为提高立式太阳能热气流发电系统(SCPPVC)的能量转换效率,基于Wilson理论,结合两种原空气涡轮机翼型优势表面,设计并建立了新翼型物理模型;采用数值模拟方法,探究了新翼型空气涡轮机在SCPPVC系统中的性能。结果表明:双翼型结合的新翼型空气涡轮机的能量转换效率大幅提高;当叶片数目为6,风速为5 m/s,尖速比为2时,该空气涡轮机性能相较原有模型分别提高了21.1%和29.2%。

非常规条带煤柱稳定性分析及其应用

Wilson强度理论在条带开采的煤柱稳定性校核中得到广泛运用,稳定性校核结果可以满足生产需要。常规条带开采中,煤柱稳定性校核可以运用该理论的简化公式,当煤柱两侧开采参数不同时,需要灵活运用该理论进行煤柱稳定性校核与分析。对非常规条带煤柱的主要特征进行了说明,从Wilson强度理论的基本原理出发,得出了非常规条带煤柱稳定校核公式,并结合具体工程实例,运用公式进行了非常规条带煤柱稳定性的校核。