动态尾流模型在水平轴风力机气动性能计算中的应用

根据势流理论导出风力机动态入流对速度诱导因子及推力系数的影响,建立了动态尾流气动模型。改进了风力机动态过程分析中传统的准稳态平衡尾流近似模型,从而较真实地反映尾流动态滞后和动态诱导速度场,更适用于风力机动态气动分析。应用该动态气动模型开发了风力机动态气动性能计算程序,对一台1.3MW失速调节型风力机进行了气动性能计算。通过比较动态尾流模型和平衡尾流模型处理阶跃风和阵风等动态过程的计算结果,分析了动态气动模型及其数值方法的正确性和实用意义。

考虑附加质量力的小型风力机风轮数值模型研究

针对风力机动态环境变化时诱导速度滞后的特征,本文基于叶素动量理论、加速势流理论进一步修正平衡尾流模型,提取出一种新型的附加质量力表达式m_(A)=128/75ρR^(3),并建立考虑附加质量力的小型风力机风轮气动载荷数值模型。利用该模型计算拥有自主知识产权300 W S型风力机在三种定常风、湍流风作用下的风轮非定常动态气动载荷。经风洞实验及GH bladed验证,考虑附加质量力的数值模型能够更真实准确地反映风轮气动性能,风轮功率波动幅度小于不考虑附加质量力的平衡尾流模型计算值,计算结果更加准确。风轮轴向载荷、叶根挥舞弯矩与风轮轴功率,均表现出与湍流风速变化一致的随机特性;叶根摆振由于受到叶片自身重力交变载荷作用呈现出周期性脉动;风轮轴向推力系数、风轮轴功率系数表现与湍流风相反的变化趋势。本课题研发的动态气动数值模型具有较高的准确度,为快速获取小型水平轴风力机风轮气动载荷提供一种新思路。