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Piezoelectric Power Harvesting via Acoustic-Pressure Driven by Low-Speed Wind-Force with Resonating-Tube and Wind-Collector
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作者 Seiichi Deguchi Hiroya Taguchi +7 位作者 Hajime Arimura Noriyuki Kobayashi Norifumi Isu Kentaro Takagi Tsuyoshi Inoue Takashi Nozoe Seigo Saito Takahiko Sano 《Journal of Power and Energy Engineering》 2018年第11期53-64,共12页
Wind-driven power harvestings attract attentions since their target wind speeds are quite low less than the so-called cut-in wind speed, which is generally recognized as around 3 m/s. The extant power harvestings driv... Wind-driven power harvestings attract attentions since their target wind speeds are quite low less than the so-called cut-in wind speed, which is generally recognized as around 3 m/s. The extant power harvestings driven by wind-induced-air-column-resonations (i.e. acoustic-pressures) are still lacking simplicity, scale flexibility and solid strategies for practical applications. Therefore, the piezoelectric power harvesters via acoustic-pressures driven by low-speedwind-forces with resonating-tubes and wind-collectors were invented so as to complement all the lacks. The wind-collector as well as the resonating-tube contributed to upraise the power harvesting density. The champion power harvesting density of 19.5 nW/dm2 could be procured at 2.3 m/s of an artificial wind and the optimal resonating-tube and wind-collector. Power harvesting proofs from the natural wind with low mean speeds down to about 0.6 m/s were successfully obtained. The cut-in wind speed of the prototype piezoelectric power harvester was found to be quite low as about 0.4 m/s, signifying its ubiquity. Finally, a multi-bundle pendant-type piezoelectric power harvester was specifically presented together with professing the solid and multiple strategies for practical applications. 展开更多
关键词 PIEZOELECTRIC power Generation low wind speed Resonating TUBE wind COLLECTOR power HARVESTING Practical Demonstration
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CFD-Based Performance Analysis and Experimental Investigation of Design Factors of Vertical Axis Wind Turbines under Low Wind Speed Conditions in Thailand
2
作者 Suchaya Unsakul Chaianant Sranpat +1 位作者 Pongchalat Chaisiriroj Thananchai Leephakpreeda 《Journal of Flow Control, Measurement & Visualization》 2017年第4期86-98,共13页
This paper presents effects of design factors on mechanical performance of Vertical Axis Wind Turbines (VAWTs), and an experimental investigation of optimal VAWT performance under low wind speed conditions in Thailand... This paper presents effects of design factors on mechanical performance of Vertical Axis Wind Turbines (VAWTs), and an experimental investigation of optimal VAWT performance under low wind speed conditions in Thailand. Design factors include types of wind turbines, number of blades, types of materials, height-to-radius ratios, and design modifications. Potential VAWT models with different design factors are numerically analyzed within a virtual wind tunnel at various wind speeds by utilizing XflowTM?Computational Fluid Dynamics (CFD) software. The performance curves of each VAWT are obtained as plots of power coefficients against tip speed ratios. It is found that the type of wind turbine, number of blades, and height-to-radius ratio have significant effects on mechanical performance whereas types of materials result in shifts of operating speeds of VAWTs. Accordingly, an optimal VAWT prototype is developed to operate under actual low speed wind conditions. The performance curve from experimental results agrees with the CFD results. The proposed methodology can be used in the computer design of VAWTs to improve mechanical performance before physical fabrication. 展开更多
关键词 Vertical AXIS wind TURBINE CFD Analysis Experimental Technique low wind speed power Coefficient TIP speed Ratio
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集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率永磁电机性能影响
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作者 孙少男 李岩 +1 位作者 张炳义 冯桂宏 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期11-24,共14页
针对集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率直驱永磁同步电机性能的影响进行研究。首先介绍了模块化定子的分块规则和分块数。基于绕组函数法推导了单个定子单元模块在不同拆分方式下的绕组函数和电感表达式。基于有限元仿真先分析了... 针对集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率直驱永磁同步电机性能的影响进行研究。首先介绍了模块化定子的分块规则和分块数。基于绕组函数法推导了单个定子单元模块在不同拆分方式下的绕组函数和电感表达式。基于有限元仿真先分析了仅绕组分块对电机性能影响;然后分析了冲片和绕组都分块对电机性能影响。通过对比空载和负载性能,总结出各种定子模块化拆分方案的优缺点,为大功率低速直驱永磁同步电机的模块化设计与制造建立了基础。 展开更多
关键词 集中绕组 模块组合式定子 低速大功率 绕组函数 直驱永磁同步电机
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小型风电行星齿轮的结构设计及动力学分析
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作者 汲柏良 杜昱成 秦清海 《东北电力技术》 2023年第1期38-43,50,共7页
应用于家庭小型低风速风电领域的永磁同步发电机往往尺寸较大,增加了生产制造的成本,给发电机的运输以及安装带来困难,将增速齿轮箱引入风电机组提高输入转速,能够减小发电机的尺寸和降低制造成本。行星齿轮具有结构紧凑、抗冲击能力强... 应用于家庭小型低风速风电领域的永磁同步发电机往往尺寸较大,增加了生产制造的成本,给发电机的运输以及安装带来困难,将增速齿轮箱引入风电机组提高输入转速,能够减小发电机的尺寸和降低制造成本。行星齿轮具有结构紧凑、抗冲击能力强、效率高等优点。对行星齿轮进行结构选型设计计算,确定行星齿轮各构件的尺寸,在计及时变啮合刚度以及综合啮合误差的条件下通过集中参数法建立平移-扭转非线性动力学模型,并采用四阶Runge-Kutta法进行数值求解。结果表明,行星齿轮各构件各向振动位移幅值较小,可将行星齿轮运用于低风速风电领域。 展开更多
关键词 低风速风电 行星齿轮 结构设计 集中参数法 时变啮合刚度
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山地区域超低风速风电项目开发探讨
5
作者 巫春平 杨超 +1 位作者 陈飞燕 李俊薪 《红水河》 2023年第2期66-69,共4页
受限于电网接纳条件,我国东南沿海及“三北”地区等高风速区域陆上风电逐渐开发完成且趋于饱和,中东部和南方地区的山地超低风速区域会成为未来陆上风电开发的主要增量市场。笔者通过综合分析风能资源条件、建设条件和产能效益对山地区... 受限于电网接纳条件,我国东南沿海及“三北”地区等高风速区域陆上风电逐渐开发完成且趋于饱和,中东部和南方地区的山地超低风速区域会成为未来陆上风电开发的主要增量市场。笔者通过综合分析风能资源条件、建设条件和产能效益对山地区域超低风速风电项目的影响,结合开发建设过程中不同阶段可能面临的问题和风险,提出相应的措施和方法以提高山地区域超低风速风电项目的开发价值和投资回报率。 展开更多
关键词 山地区域 超低风速 风电项目开发
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基于STM32的超声波风速低采样检测技术
6
作者 但强 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第5期59-63,69,共6页
为实现风速传感器的高精度、低成本、低功耗等特性,基于超声时差原理提出一种低采样率的超声波双向风速检测方法。以STM32为核心,外围器件少,成本低,通过低速率采样方式实现了超声波信号波峰幅值及过零点时间采集,采用可变阈值算法完成... 为实现风速传感器的高精度、低成本、低功耗等特性,基于超声时差原理提出一种低采样率的超声波双向风速检测方法。以STM32为核心,外围器件少,成本低,通过低速率采样方式实现了超声波信号波峰幅值及过零点时间采集,采用可变阈值算法完成超声波飞行时间的快速计算,基于电源管理及休眠技术实现整机低功耗。同时介绍了硬件电路设计,并通过高精度音速喷嘴装置检验了原型机性能,在23 m/s风速范围内,精度可达到0.15 m/s,相对不确定度约为0.3%。 展开更多
关键词 超声波 风速检测 低采样 低成本 低功耗 STM32
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低风速风力机叶片气动设计方法研究
7
作者 肖航 《新能源科技》 2023年第1期50-56,共7页
中国海上长江口以北、内陆中东南部地区风资源较为匮乏,年均风速低,提高低风速风电场经济效益是风力发电技术重点研究方向之一。文章阐明了低风速风电项目投资的必要条件和风资源特征,明确了低风速风力发电机组的设计目标和运行特征,具... 中国海上长江口以北、内陆中东南部地区风资源较为匮乏,年均风速低,提高低风速风电场经济效益是风力发电技术重点研究方向之一。文章阐明了低风速风电项目投资的必要条件和风资源特征,明确了低风速风力发电机组的设计目标和运行特征,具体定义了一款低风速风电叶片设计目标,并通过叶片优化设计实现了风力机年发电量的最大化。优化设计的叶片满足《低风速风力发电机组选型导则》要求。通过对在役叶片进行优化,发电量提升了0.6%~1.03%,证明文章所述优化设计方法具备工程化应用价值。 展开更多
关键词 风能 风力发电 风力发电机组 低风速 风力机叶片 气动设计
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制动工况下风电偏航摩擦片声学特性研究
8
作者 候建 李丽霞 +2 位作者 张毅 王其良 王建梅 《重型机械》 2023年第6期61-67,共7页
针对兆瓦级风力发电机偏航制动器在低速、重载工况下出现摩擦尖叫的现象,本文利用声学仿真方法模拟偏航摩擦片在制动工况下的声学辐射特性,采用正交试验法,通过直观分析与方差分析研究偏航压力、偏航速度、摩擦系数对摩擦片总声压的影... 针对兆瓦级风力发电机偏航制动器在低速、重载工况下出现摩擦尖叫的现象,本文利用声学仿真方法模拟偏航摩擦片在制动工况下的声学辐射特性,采用正交试验法,通过直观分析与方差分析研究偏航压力、偏航速度、摩擦系数对摩擦片总声压的影响。结果表明偏航制动系统2 m处的总声压随着偏航速度的增大而增大,偏航制动器垂直方向的辐射声压比水平方向的大;在频域范围内1375 Hz附近的声压最大,3000~5000 Hz存在连续高声压;偏航速度对偏航制动系统的总声压影响最大,偏航压力的影响次之,摩擦系数的影响最小;通过合理选择偏航运行工况,可以降低偏航制动系统的总声压,从而达到减小噪音的目的,进而为偏航制动器的设计提供理论指导和数据参考。 展开更多
关键词 低速重载 声学仿真 正交试验 声学辐射 风电偏航制动器
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低风速适用型水平轴风力机气动性能优化与试验 被引量:5
9
作者 唐新姿 孙松峰 +2 位作者 李鹏程 陆鑫宇 彭锐涛 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期218-223,共6页
为开发低风资源适用型风力机,以100 W水平轴风力机为研究对象,分析不同设计叶尖速比和设计攻角对风轮变风况气动性能的影响;考虑低风速地区风资源数据统计特点,以提高年发电量和降低启动风速为目标,以设计叶尖速比、设计攻角、叶片弦长... 为开发低风资源适用型风力机,以100 W水平轴风力机为研究对象,分析不同设计叶尖速比和设计攻角对风轮变风况气动性能的影响;考虑低风速地区风资源数据统计特点,以提高年发电量和降低启动风速为目标,以设计叶尖速比、设计攻角、叶片弦长和扭角为变量,采用NSGA-II算法进行全局多目标气动寻优;开展风力机性能测试试验。结果表明,优化后年发电量提高了9.14%,风轮启动转矩提高了9.62%;在不同负载条件下,优化叶片功率输出均有明显提高,启动风速由3.84 m/s降低到3.03 m/s;该方法避免设计陷入局部优化,提供一种低启动风速与高功率输出矛盾解决方案,为低风速水平轴风力机设计与应用提供重要参考。 展开更多
关键词 风力机 发电 优化 低风速 启动性能 多目标优化
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低速永磁风力发电机起动阻力矩的分析计算 被引量:10
10
作者 周晓燕 史贺男 +1 位作者 王金平 唐任远 《中小型电机》 北大核心 2005年第2期15-17,共3页
起动阻力矩是永磁风力发电机设计时的一个重要指标,它直接影响着发电机的起动和低速性能。本文从起动阻力矩产生的原因出发,运用铁磁学的基本原理,推导出低速永磁风力发电机起动阻力矩的具体计算公式。通过和发电机的实测结果比较,其偏... 起动阻力矩是永磁风力发电机设计时的一个重要指标,它直接影响着发电机的起动和低速性能。本文从起动阻力矩产生的原因出发,运用铁磁学的基本原理,推导出低速永磁风力发电机起动阻力矩的具体计算公式。通过和发电机的实测结果比较,其偏差较小,在进行该类发电机的设计时,具有很好的参考价值。 展开更多
关键词 起动阻力矩 风力发电机 分析计算 永磁 发电机设计 低速性能 直接影响 基本原理 计算公式 结果比较 参考价值 铁磁学
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聚磁式场调制永磁风力发电机工作原理与静态特性 被引量:30
11
作者 李祥林 程明 +1 位作者 邹国棠 李顺 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期1-9,共9页
提出一种新型聚磁式场调制永磁(Flux-Concentrating Field-Modulated PermanentMagnet,FCFMPM)电机,该电机外转子采用聚磁式永磁体结构改善气隙磁通密度,定子采用开口槽结构提高空间利用率。基于磁齿轮效应,定子齿对转子永磁磁场进行调... 提出一种新型聚磁式场调制永磁(Flux-Concentrating Field-Modulated PermanentMagnet,FCFMPM)电机,该电机外转子采用聚磁式永磁体结构改善气隙磁通密度,定子采用开口槽结构提高空间利用率。基于磁齿轮效应,定子齿对转子永磁磁场进行调制,产生极对数少、运行速度快的谐波磁场,由该谐波磁场作为有效励磁的FCFMPM电机具有低速、大转矩密度的特点。在深入分析电机工作原理的基础上,运用二维有限元方法计算了其静态特性,包括空载永磁磁链、空载感应电动势、电感、定位力矩和电磁转矩等。研制了一台5k W实验样机,并与商业化小型永磁直驱风力发电机做比较。仿真和实验结果表明,所提电机具有转矩密度大、定位力矩小、外特性硬等特点,特别适用于如风力发电等低速、直驱系统。 展开更多
关键词 聚磁 磁场调制 永磁电机 风力发电 低速直驱
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小型低风速风力发电机永磁轴承的设计与分析 被引量:7
12
作者 张锦光 胡业发 王念先 《机械制造》 2010年第5期20-23,共4页
风能是重要的可再生能源,低风速风能的利用对风力发电的发展有重要意义。磁力轴承能有效地减小风力发电机的启动阻力矩、降低启动风速。永磁轴承具有体积小、无功耗、结构简单、零响应时间等优点而被广泛应用。对永磁轴承的结构设计进... 风能是重要的可再生能源,低风速风能的利用对风力发电的发展有重要意义。磁力轴承能有效地减小风力发电机的启动阻力矩、降低启动风速。永磁轴承具有体积小、无功耗、结构简单、零响应时间等优点而被广泛应用。对永磁轴承的结构设计进行了分析,并采用轴向磁化轴向叠加多环径向永磁轴承作为低风速风力发电机主轴支承,用有限元法分析计算了的永磁径向轴承的径向力,完成了实验样机,对比实验表明,该样机的启动阻力矩比传统的风力发电机降低了40%。 展开更多
关键词 低风速风力发电机 永磁轴承 有限元法
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基于清洁发展机制的北京市风电开发 被引量:2
13
作者 高新宇 范伯元 +1 位作者 张红光 王伟 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1546-1549,共4页
结合北京市官厅风电场清洁发展机制(CDM)开发案例,首先评价CDM收入对北京市风电开发的影响,其次分析CDM收入变动对项目经济性的影响,得出在高电价支持和高CDM收入下,北京市风电开发是经济可行的,CDM收入的变动会对北京风电开发具有一定... 结合北京市官厅风电场清洁发展机制(CDM)开发案例,首先评价CDM收入对北京市风电开发的影响,其次分析CDM收入变动对项目经济性的影响,得出在高电价支持和高CDM收入下,北京市风电开发是经济可行的,CDM收入的变动会对北京风电开发具有一定影响。最后讨论了北京市风电开发对全国风能资源较差的风电场的示范作用。 展开更多
关键词 清洁发展机制 风电 低风速 示范项目
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低速直驱开关磁阻风力发电系统模拟装置研究与实现 被引量:2
14
作者 曾武 易灵芝 +2 位作者 禹云辉 戴彪 戴建利 《计算技术与自动化》 2012年第1期64-69,共6页
分析开关磁阻电机的发电原理及其非线性模型,在MATLAB仿真平台上构建开关磁阻风力发电系统相应的仿真研究模型,设计一套基于DSP的低速直驱开关磁阻风力发电系统,实现低速直驱风力发电。实验和测试结果证明设计方案正确,系统运行可靠。
关键词 开关磁阻电机 MATLAB仿真 低速直驱 开关磁阻风力发电系统
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考虑塔影与风切变的永磁同步风电系统最大风能跟踪控制策略 被引量:6
15
作者 刘军 周飞航 刘飞 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期107-114,共8页
为了保证风电机组高效稳定运行,通过在转矩控制环节中引入模糊变增益的转速补偿转矩,有效地减轻了由塔影效应、风切变、风速中的随机脉动分量引起的风力机输出的机械转矩波动与按照最优叶尖速比法计算的参考转速的波动对永磁同步风力发... 为了保证风电机组高效稳定运行,通过在转矩控制环节中引入模糊变增益的转速补偿转矩,有效地减轻了由塔影效应、风切变、风速中的随机脉动分量引起的风力机输出的机械转矩波动与按照最优叶尖速比法计算的参考转速的波动对永磁同步风力发电系统的影响,抑制了风电系统的低频震荡并保证了系统的稳定性。当考虑到轴系的摩擦损耗时,为了真正地实现最大风能跟踪,通过对最优叶尖速比进行修正,得出最大电磁功率所对应的准确的参考转速,使得机组运行在最大电磁功率对应的工作点处。在Matlab/Simulink下构建了直驱永磁同步风电系统的详细仿真平台,验证了该方法的正确性与有效性。 展开更多
关键词 塔影效应 风切变 永磁同步风力发电系统 低频振荡 叶尖速比
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回波功率筛选与数字地表分类数据辅助的低空风切变风速估计方法 被引量:2
16
作者 李海 宋迪 +1 位作者 程伟杰 王杰 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期2286-2291,共6页
针对非均匀杂波环境下,低空风切变风速估计不准的问题,该文提出一种回波功率筛选与数字地表分类数据(DLCD)辅助的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用样本回波功率对训练样本进行初选,然后利用DLCD计算各样本间的相似度,并从功率较... 针对非均匀杂波环境下,低空风切变风速估计不准的问题,该文提出一种回波功率筛选与数字地表分类数据(DLCD)辅助的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用样本回波功率对训练样本进行初选,然后利用DLCD计算各样本间的相似度,并从功率较大的训练样本中选取样本相似度较高的训练样本估计待测距离单元的杂波协方差矩阵,最后利用广义相邻多波束(GMB)-局域联合处理(JDL)的方法实现低空风切变风速的有效估计。 展开更多
关键词 风速估计 低空风切变 非均匀杂波 回波功率筛选 数字地表分类数据
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基于全功率变流器的失速型风电机组低电压穿越改造 被引量:6
17
作者 黄伟煌 付勋波 +1 位作者 胡书举 许洪华 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期1-6,共6页
提出了一种基于变流器的失速型风电机组低电压穿越改造方案。该方案采用全功率背靠背变流器,机侧变流器稳定定子电压,网侧变流器稳定直流母线电压并发出无功电流,实现了机组在电压跌落期间的有功平衡和无功补偿。结合失速型风电机组的特... 提出了一种基于变流器的失速型风电机组低电压穿越改造方案。该方案采用全功率背靠背变流器,机侧变流器稳定定子电压,网侧变流器稳定直流母线电压并发出无功电流,实现了机组在电压跌落期间的有功平衡和无功补偿。结合失速型风电机组的特点,提出了一种以稳定定子电压为控制目标的机侧控制策略,并设计了电压电流双闭环控制来抑制机侧滤波电路带来的振荡。在MATLAB/Simulink中建立了780kW失速型风电机组仿真模型,并在110kW电机平台上进行了实验,验证了方案的可行性。 展开更多
关键词 失速型风电机组 全功率变流器 低电压穿越 定子电压控制 双闭环控制
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偏低风速风力发电系统的研制应用
18
作者 徐明奇 朱挽强 张雪明 《长春工业大学学报》 CAS 2007年第B07期68-70,共3页
给出了吉林低风速风力发电系统的研制现状。
关键词 偏低风速 风力发电 可持续发展
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风电多元化应用及其相关技术 被引量:7
19
作者 孟明 靖言 李和明 《电机与控制应用》 北大核心 2011年第3期1-6,11,共7页
概述了现阶段世界风电发展的现状和长期规划,介绍了并网风电、分布式发电、多能互补以及风光供能系统与建筑一体化等风电多元化应用途径;综合分析了风电发展过程中的重点问题,如风电并网、风电机组控制、故障穿越等;进而着眼各种问题,... 概述了现阶段世界风电发展的现状和长期规划,介绍了并网风电、分布式发电、多能互补以及风光供能系统与建筑一体化等风电多元化应用途径;综合分析了风电发展过程中的重点问题,如风电并网、风电机组控制、故障穿越等;进而着眼各种问题,对现有相关技术进行对比分析。展望了风电技术的发展趋势,以期展示风电领域的最新进展及未来前景。 展开更多
关键词 风电 变速恒频 低压穿越 多能互补 建筑一体化 低碳 节能
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海上采油平台锚泊状态和拖航状态海面上大气边界层模拟以及海面表层中海流模拟的风洞试验 被引量:1
20
作者 施宗城 张大春 《气动实验与测量控制》 CSCD 1994年第4期23-32,共10页
在702所02风洞中完成的流花11-1海上采油平台锚泊状态和拖航状态的海面上大气边界层模拟和海面表层50米内海流模拟的风洞试验,得到了上述三种状态模拟流场的数据。每种状态的模拟流场均有左、中、右、前、后五个风速和湍流... 在702所02风洞中完成的流花11-1海上采油平台锚泊状态和拖航状态的海面上大气边界层模拟和海面表层50米内海流模拟的风洞试验,得到了上述三种状态模拟流场的数据。每种状态的模拟流场均有左、中、右、前、后五个风速和湍流度分布剖面。从相应每五个剖面的数据一致性来看,模拟流场的均匀性是好的。风速剖面与要求值之间的偏差一般不超过10%,绝大部分在6%左右并符合指数律分布。湍流度剖面也基本达到了期望的数值范围和分布规律。因此试验数据是可信的,风洞模拟是成功的。可以进一步用上述模拟流场分别进行流花11-1海上采油平台水上结构部分和水下结构部分的气动力试验研究。 展开更多
关键词 边界层 海上钻井平台 风洞试验
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