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Numerical Simulation of Wind Turbine Wake Characteristics in Uniform Inflow 被引量:1
1
作者 Li Rennian Ma Ruijie +2 位作者 Li Deshun Li Yinran Wang Chengze 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2016年第1期45-52,共8页
Flow field around a two-bladed horizontal-axis wind turbine(HAWT)is simulated at various tip speed ratios to investigate its wake characteristics by analyzing the tip and root vortex trajectories in the nearwake,as we... Flow field around a two-bladed horizontal-axis wind turbine(HAWT)is simulated at various tip speed ratios to investigate its wake characteristics by analyzing the tip and root vortex trajectories in the nearwake,as well as the vertical profiles of the axial velocity.Results show that the pitch of the tip vortex varies inversely with the tip speed ratio.Radial expansion of the tip vortices becomes more obvious as the tip speed ratio increases.Tip vortices shed not exactly from the blade tip but from the blade span of 96.5%—99%radius of the rotor.The axial velocity profiles are transformed into V-shape from W-shape at the distance downstream of eight rotor diameters due to the momentum recovery. 展开更多
关键词 horizontal-axis wind turbine(hawt) wake characteristics tip speed ratio vortex trajectory
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基于BESO算法的高桩承台式水平轴风力机支撑结构优化
2
作者 占玲玉 何文君 +4 位作者 周岱 韩兆龙 朱宏博 张凯 涂佳黄 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期939-947,共9页
研究大型水平轴风力机塔筒的合理支撑结构形式对风力发电结构系统安全至关重要.针对高桩承台式水平轴风力机,基于反比例型删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,拓扑优化风力机塔筒结构,根据计算流体动力学方法和桩土相互作用原理,建立... 研究大型水平轴风力机塔筒的合理支撑结构形式对风力发电结构系统安全至关重要.针对高桩承台式水平轴风力机,基于反比例型删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,拓扑优化风力机塔筒结构,根据计算流体动力学方法和桩土相互作用原理,建立考虑桩土作用的风力机结构风致动力响应数值模型,比较分析优化前后风力机结构动力响应特性,验证结构优化方法的可靠性.经拓扑优化得到新的高桩承台水平轴风力机支撑结构,相较于初始结构,优化后的支撑结构风致动力响应显著降低,成果可为高桩承台式水平轴风力机支撑结构设计优化提供技术参考. 展开更多
关键词 水平轴风力机 高桩承台式风力机基础 双向渐进结构优化算法 风致动力响应
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小型风力机风轮叶尖近尾迹区域声辐射测试与分析 被引量:13
3
作者 汪建文 白杨 +3 位作者 高志鹰 东雪青 王晓迪 由志刚 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2010年第1期27-31,共5页
为解决小型风力机风轮叶尖近尾迹区域的噪声问题,利用BSWA VS302USB振动噪声采集分析系统,在风洞开口试验段对不同尖速比条件下的水平轴风力机风轮叶尖下游进行近尾迹声场声辐射测试,对叶尖下游的辐射噪声频谱和声压进行了分析.试验结... 为解决小型风力机风轮叶尖近尾迹区域的噪声问题,利用BSWA VS302USB振动噪声采集分析系统,在风洞开口试验段对不同尖速比条件下的水平轴风力机风轮叶尖下游进行近尾迹声场声辐射测试,对叶尖下游的辐射噪声频谱和声压进行了分析.试验结果表明:风轮旋转过程中风力机叶尖辐射噪声频谱是由旋转风轮的基频及其谐波所构成的离散噪声叠加在宽频噪声上组成的,其中叶片离散的旋转噪声在总噪声级中占主导地位.在叶尖翼型后缘下游存在叶尖涡和附着涡诱导效应区,对流场的扰动较大;在风轮叶尖区域叶片周围存在高压力脉动区域,声压级最强部分靠近叶尖下游区域. 展开更多
关键词 水平轴风力机 叶片 叶尖 近尾迹 噪声 涡流 压力脉动 声压
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基于外场实验的风力机叶片三维效应研究 被引量:6
4
作者 李德顺 李仁年 +4 位作者 王秀勇 魏列江 李银然 强彦 刘志强 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2013年第10期1073-1082,共10页
针对一台33 kW水平轴风电机组开展了外场实验,得到其叶片7个断面翼型的压力分布曲线;基于求解时均N-S方程对风轮进行三维数值模拟,以及将叶片各断面作为二维翼型进行数值计算,分别得到各断面翼型的压力分布曲线及升阻力系数.通过将外场... 针对一台33 kW水平轴风电机组开展了外场实验,得到其叶片7个断面翼型的压力分布曲线;基于求解时均N-S方程对风轮进行三维数值模拟,以及将叶片各断面作为二维翼型进行数值计算,分别得到各断面翼型的压力分布曲线及升阻力系数.通过将外场实验、三维和二维数值计算所得压力分布曲线及升阻力系数进行对比分析,研究了三维效应对风力机气动性能的影响.研究表明,从叶尖到叶根各断面翼型的压差先增大后逐渐减小,叶片表面压力分布曲线比较明显地反映了从叶尖到叶根流动分离的变化;叶片表面压力分布的三维数值计算结果较二维计算结果更加接近于外场实验值;风力机叶片表面的三维流动对叶片的气动性能影响较大,在叶尖和叶根部分尤为突出. 展开更多
关键词 水平轴风力机(hawt) 外场实验 风力机叶片 三维效应
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水平轴风力机风轮静态结构特性试验研究 被引量:20
5
作者 曹人靖 刘道兴 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期436-439,共4页
提出了一种研究水平轴风力机风轮静态结构特性的测试方法 ,用单点加集中荷载所得数据来综合评定受分布荷载作用的风轮叶片的强度及变形特性 ,用于检验风轮叶片结构设计的合理性 ,获得在定常荷载作用下 ,叶片受力的危险截面。以小型水平... 提出了一种研究水平轴风力机风轮静态结构特性的测试方法 ,用单点加集中荷载所得数据来综合评定受分布荷载作用的风轮叶片的强度及变形特性 ,用于检验风轮叶片结构设计的合理性 ,获得在定常荷载作用下 ,叶片受力的危险截面。以小型水平轴风力机FD2 30 0的风轮叶片为例进行了试验研究 ,获得了该叶片的危险截面。试验证明 :通过以抗弯截面系数和定常荷载作用下的截面弯矩曲线的分布为判椐进行叶片结构形状合理性分析是一种快速、实用的测试方法 ,可为研究风力机气动弹性稳定性和改进风轮叶片设计提供判据。 展开更多
关键词 水平轴风力机 结构特性 测试技术 风轮 静态结构 试验 风力发电机 叶片
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垂直轴风力机应用概况及其展望 被引量:14
6
作者 姚英学 汤志鹏 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第3期136-139,144,共5页
水平轴风力机是当今应用最广的一种风力机,垂直轴风力机也有着自身优越的性能,并越来越被人们所重视。介绍垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机的优缺点,以及垂直轴风力机的最新应用及其发展趋势。
关键词 风能 水平轴风力发电机 垂直轴风力发电机 对比 最新应用 趋势
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风力机叶片表面粗糙度效应的三维数值研究 被引量:3
7
作者 吴聪 袁奇 钟贤和 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期848-854,共7页
以某型1.5MW水平轴风力机叶片为研究对象,利用ANSYS CFX软件通过数值计算,考虑叶片表面不同位置局部粗糙度和不同粗糙度大小,对风力机三维流场中的叶片积灰和昆虫引起的表面粗糙度效应进行详细研究。计算结果表明,光洁叶片的输出转矩与... 以某型1.5MW水平轴风力机叶片为研究对象,利用ANSYS CFX软件通过数值计算,考虑叶片表面不同位置局部粗糙度和不同粗糙度大小,对风力机三维流场中的叶片积灰和昆虫引起的表面粗糙度效应进行详细研究。计算结果表明,光洁叶片的输出转矩与设计数据吻合良好;表面粗糙度,尤其是叶尖部位,将严重破坏叶片气动性能;随着表面粗糙度的增大,叶片性能的变化先剧烈后平缓,敏感性由高转低的拐点为0.2~0.3mm粗糙度;与此同时,粗糙度也带来了降低气动载荷的积极效应。 展开更多
关键词 水平轴风力机 数值模拟 表面粗糙度 气动性能 气动载荷
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湍流强度对水平轴风力机尾迹速度恢复影响机理的实验研究 被引量:3
8
作者 韩玉霞 汪建文 +2 位作者 孙博 东雪青 李鑫 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期649-655,共7页
为研究湍流强度对风力机尾流速度恢复的影响,采用高频PIV对均匀来流和格栅入流时风力机下游尾流数据进行采集。通过对比轴向速度、径向速度及雷诺剪切应力发现:均匀来流时轴向速度分层现象明显;叶尖涡将主流卷吸进入尾流区,但无法穿透... 为研究湍流强度对风力机尾流速度恢复的影响,采用高频PIV对均匀来流和格栅入流时风力机下游尾流数据进行采集。通过对比轴向速度、径向速度及雷诺剪切应力发现:均匀来流时轴向速度分层现象明显;叶尖涡将主流卷吸进入尾流区,但无法穿透附着涡区,附着涡相当于一个隔离带;雷诺剪切应力集中在叶尖涡和中心涡区,附着涡区基本为零。格栅入流时下游2.5倍风轮直径处尾流与主流基本融合,主流径向掺混从叶尖涡穿过附着涡渗透到中心涡区;剪切应力在中心涡和叶尖涡区明显增大,附着涡区存在正的峰值,且附着涡区成为叶尖涡和中心涡区的一个动量输送带。相关结论可为风电场优化布局提供指导,有助于揭示湍流强度影响风力机出力和速度亏损的原因。 展开更多
关键词 水平轴风力机 尾流 叶尖涡 湍流强度 高频PIV
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一种大型风力机叶片的气动优化设计方法 被引量:4
9
作者 杨从新 宋显成 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期222-225,239,共5页
探索研究了一种大型风力机叶片优化设计的方法,采用有限叶片变环量气动计算模型,同时结合了PSO优化算法。以一3MW大型水平轴风力机叶片设计为例,并同传统的方法进行比较论证,显示了本文方法的可行性和优越性。
关键词 变环量 有限叶片 PSO算法 大型水平轴风力机
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一种水平轴风力机尾流模型及其计算方法 被引量:4
10
作者 李仁年 司小冬 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2012年第1期37-40,共4页
基于现有的尾流模式,提出一种新的尾流计算方法.新的尾流模式将尾流分为近涡区和远涡区,在近涡区,尾涡在选定的扇形截面上解析求出,在其他处通过非线性插值求得.在尾涡中选取有限的离散点数计算诱导速度,减少了计算量,根据流体连续性方... 基于现有的尾流模式,提出一种新的尾流计算方法.新的尾流模式将尾流分为近涡区和远涡区,在近涡区,尾涡在选定的扇形截面上解析求出,在其他处通过非线性插值求得.在尾涡中选取有限的离散点数计算诱导速度,减少了计算量,根据流体连续性方程确定尾涡的扩散半径,避免了梢涡半径的不收敛性.通过具体的风力机算例,与刚性尾流模型相比,该方法计算的轴向诱导因子其分布趋势更加合理,验证了该方法的正确性和实用性,为水平轴风力机风轮气动设计和性能计算提供一种有效的尾流模型计算方法. 展开更多
关键词 水平轴风力机 尾流模型 轴向诱导因子
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风力机风轮叶片气动设计程序开发 被引量:1
11
作者 杨从新 巫发明 张玉良 《西华大学学报(自然科学版)》 CAS 2008年第4期38-41,共4页
如何处理水平轴风力机中的轴向诱导因子和周向诱导因子是其气动设计和性能计算的关键问题。本文针对风轮叶片气动设计与诱导因子计算较为烦琐的特点,根据动量叶素理论的Glauert方法和wilson方法,采用Visual Basic语言开发了风力机设计... 如何处理水平轴风力机中的轴向诱导因子和周向诱导因子是其气动设计和性能计算的关键问题。本文针对风轮叶片气动设计与诱导因子计算较为烦琐的特点,根据动量叶素理论的Glauert方法和wilson方法,采用Visual Basic语言开发了风力机设计程序和诱导因子计算程序,并通过实例验证了程序的可行性。设计计算结果表明,该程序可快速完成风力机设计与诱导因子的计算。 展开更多
关键词 水平轴风力机 气动设计 诱导因子 VB
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1.5MW风力机叶片设计与气动性能分析 被引量:2
12
作者 徐超 张兆德 于晓龙 《浙江海洋学院学报(自然科学版)》 CAS 2015年第2期145-150,共6页
叶片是风力机中最关键的部件,其气动性能决定风力机的风能利用效率。本文通过Glauert法设计1.5 MW水平轴风力机叶片,并利用FLuENT中的k-ωSST湍流模型,采用周期性边界,对叶片进行气动性能进行数值模拟。分析叶片桨距角固定的风力机在不... 叶片是风力机中最关键的部件,其气动性能决定风力机的风能利用效率。本文通过Glauert法设计1.5 MW水平轴风力机叶片,并利用FLuENT中的k-ωSST湍流模型,采用周期性边界,对叶片进行气动性能进行数值模拟。分析叶片桨距角固定的风力机在不同来流时风轮的转矩和轴向推力。研究表明:风轮在额定工况下,输出功率1 602 kW,风能利用系数达到0.325,满足设计要求;风速大于12 m/s时,可通过适当降低转速来维持风力机输出功率。 展开更多
关键词 水平轴风力机 Glauert设计法 风能利用系数 轴向推力
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水平轴风力机风轮结构特性综合剪裁
13
作者 曹人靖 刘道兴 马昊冥 《能源工程》 2000年第6期7-11,共5页
基于静态与动态测试技术 ,对水平轴风力机风轮的结构特性进行了综合剪裁。在静态结构特性方面 ,用单点加集中荷载所得数据来综合评定受分布荷载作用的风轮叶片的强度及变形特性。为风轮叶片强度设计提供有效的判据。在动态测试方面 ,应... 基于静态与动态测试技术 ,对水平轴风力机风轮的结构特性进行了综合剪裁。在静态结构特性方面 ,用单点加集中荷载所得数据来综合评定受分布荷载作用的风轮叶片的强度及变形特性。为风轮叶片强度设计提供有效的判据。在动态测试方面 ,应用DAS动态信号分析与故障诊断系统 ,对水平轴风力机的风轮叶片进行了试验模态分析 ,通过测量风轮叶片的振动信号 ,得到了风轮叶片的各阶模态分布 ,为风力机总机的总体优化设计提供了可靠的依据。 展开更多
关键词 水平轴风力机 结构特性 风轮结构 综合剪裁
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偏航工况下风力机叶片绕流流场特性的探究 被引量:2
14
作者 牛佳佳 张立茹 +1 位作者 焦雪文 汪建文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期493-496,共4页
为研究偏航工况下风力机叶片绕流的流场特性,采用粒子图像测速(PIV)技术,偏航30°时在不同风速和不同叶尖速比工况下,对水平轴风力机叶片吸力面的近壁面流场进行实验研究。结果表明:沿叶片展向,从相对半径0.71 r/R~1.07 r/R位置处,... 为研究偏航工况下风力机叶片绕流的流场特性,采用粒子图像测速(PIV)技术,偏航30°时在不同风速和不同叶尖速比工况下,对水平轴风力机叶片吸力面的近壁面流场进行实验研究。结果表明:沿叶片展向,从相对半径0.71 r/R~1.07 r/R位置处,轴向平均速度和平均动能逐渐增大,最大增长率分别为22.7%和49.3%,尖速比对平均动能较轴向平均速度影响大;轴向脉动速度呈先减小后增大的趋势,在相对半径0.85 r/R附近降到最低。该文以实验测试的方法揭示了偏航工况下叶片绕流的流场特性,实验数据可为叶片制造和设计提供参考。 展开更多
关键词 水平轴风力机 偏航 PIV 叶片绕流 轴向平均速度 平均动能
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两种典型来流条件下风力机尾迹特性的数值研究
15
作者 唐剑宇 周涛 施鎏鎏 《能源工程》 2022年第2期34-39,56,共7页
采用CFD方法,对一台两叶片的水平轴风力机在均匀来流和风切变来流两种来流条件的尾迹特性进行定常数值模拟,研究其尾迹区内轴向速度亏损以及湍流强度变化。结果表明:两种来流条件下,轴向速度在尾迹区内不同位置沿径向的分布都近似由“M... 采用CFD方法,对一台两叶片的水平轴风力机在均匀来流和风切变来流两种来流条件的尾迹特性进行定常数值模拟,研究其尾迹区内轴向速度亏损以及湍流强度变化。结果表明:两种来流条件下,轴向速度在尾迹区内不同位置沿径向的分布都近似由“M”形分布逐渐变为“V”形分布,但在风切变来流下垂直平面的上下部轴向速度并不对称;在水平平面上,风切变来流条件下由于来流的不均匀性以及风轮旋转效应,使得风轮中心线后左右侧的轴向速度出现不对称;在来流湍流强度一定时,不同的来流条件对风轮后湍流强度的影响较小。 展开更多
关键词 风切变 水平轴风力机 尾迹特性 轴向速度 湍流强度
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动态偏航过程中风轮非定常气动特性研究 被引量:11
16
作者 叶昭良 王晓东 +1 位作者 尹佐明 康顺 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期565-572,共8页
风向的非定常变化导致风轮的持续对风,产生交变载荷,影响风力机的高效稳定运行。为研究偏航过中风轮的动态气动特性,本文基于计算流体力学方法(CFD),对NREL Phase VI风力机进行了30°偏航角范围稳态和动态偏航气动特性模拟。分析了... 风向的非定常变化导致风轮的持续对风,产生交变载荷,影响风力机的高效稳定运行。为研究偏航过中风轮的动态气动特性,本文基于计算流体力学方法(CFD),对NREL Phase VI风力机进行了30°偏航角范围稳态和动态偏航气动特性模拟。分析了不同计算工况下风轮的功率、推力系数,得到了叶片沿展向各截面气动力系数载荷和有效攻角的变化规律。稳态偏航工况下,通过实验和动量叶素理论(BEM)、自由涡尾迹模拟结果对比,计算功率值和实验值吻合较好,验证了当前模拟的合理性。分析结果表明:动态偏航开始阶段,由于迟滞效应,风轮的载荷出现短暂的上升,风轮整体载荷随着偏航角增加而减小。随着风轮姿态动态偏转,旋转方向上附加的速度分量变化更大,使得风轮偏航过程中气动力系数比稳态偏航角下的波动增加。 展开更多
关键词 水平轴风力机 动态偏航 非定常 数值模拟 气动特性
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水平轴风力机偏航气动性能分析 被引量:5
17
作者 叶昭良 王晓东 康顺 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期985-991,共7页
基于计算流体力学方法(CFD),采用带Gamma-Theta转捩的T-SST湍流模型,对NREL PhaseⅥ风力机在9个偏航角的气动特性进行了全三维非定常数值模拟。计算的功率与实验值吻合较好。提取了叶片截面翼型几何攻角和有效攻角,分析了不同偏航角下... 基于计算流体力学方法(CFD),采用带Gamma-Theta转捩的T-SST湍流模型,对NREL PhaseⅥ风力机在9个偏航角的气动特性进行了全三维非定常数值模拟。计算的功率与实验值吻合较好。提取了叶片截面翼型几何攻角和有效攻角,分析了不同偏航角下风轮的功率、推力,以及叶片沿展向各截面压力分布和法向力载荷系数的变化规律。偏航工况下,在旋转周期内,风轮功率、推力呈现2P波动性质,叶片气动载荷沿旋转方向呈现余弦交变性质。轴向来流工况时,叶片绕流的三维效应不明显。随着偏航角增大,三维迟滞回环越来越明显,且逐渐从内叶展过渡到中叶展,外叶展的迟滞效应不明显。 展开更多
关键词 水平轴风力机 偏航 非定常 数值模拟 三维旋转效应
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风力机垂直交错对下游风力机性能的影响研究 被引量:3
18
作者 姜洪志 张宇 +1 位作者 陈建 李春 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期107-114,共8页
为降低上游风力机尾流的影响、优化风场布置,在两台串联的NERL 5 MW水平轴风力机中间安装1台小型的垂直轴风力机,形成垂直交错风场。采用FLUENT软件对串联风场和垂直交错风场进行数值模拟,对比两种风场的输出功率与流动特性。同时,改变... 为降低上游风力机尾流的影响、优化风场布置,在两台串联的NERL 5 MW水平轴风力机中间安装1台小型的垂直轴风力机,形成垂直交错风场。采用FLUENT软件对串联风场和垂直交错风场进行数值模拟,对比两种风场的输出功率与流动特性。同时,改变垂直轴风力机的安装位置,分析其与下游风力机的距离对垂直交错风场的影响。结果表明:当风力机串联布置且为标准间距7D(D为风轮直径)时,下游风力机受上游风力机尾流影响仍然很大,输出功率下降57.1%;串联风场中加入垂直轴风力机加快了相应垂直交错风场尾流的恢复,提高了下游风力机的输出功率;垂直交错风场中垂直轴风力机安装距离为1D~6D时,可以在上游风力机功率变化不明显的情况下提高下游风力机的输出功率;当安装距离为6D时,下游风力机提高功率最高,比串联风场增加了40.1%。 展开更多
关键词 水平轴风力机 垂直轴风力机 风场布置 垂直交错 尾流恢复
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