高原风力机与来流湍流的多尺度结构响应关系

为了解在高原环境下的大型风力机功率输出和来流湍流之间的尺度关系,以青藏高原环境下的大型水平轴风力机为研究对象,基于先进的激光雷达测量技术,通过现场实验的方法,在特定风速下,对机组持续运行1 h的湍流来流和输出功率间的尺度耦合关系进行研究与分析。结果表明:中尺度范围的湍流尺度时滞与对流时间的比值近似于功率的延迟时间与对流时间的比值;来流湍流的间歇性特征被传递到风力机风轮上,且因湍流强度和风剪切的增加而被放大;高频区湍流对功率无明显影响。本文的研究结果可为高原地区及其他特殊工况下风力机结构响应的研究提供参考。

风力机叶片外形降噪多目标优化设计

针对风力机叶片的气动噪声问题,耦合风力机叶素动量理论与翼型气动噪声BPM模型,计算了某3 MW风力机叶片的气动噪声;同时,采用NSGA-II算法,以叶片的弦长和扭角分布变化为优化变量,将风力机年发电量最大、叶片气动噪声声压级最小作为优化目标,对该风力机叶片进行了低噪声外形优化设计。结果显示:BPM模型计算结果与实验测量值吻合较好;风力机年发电量和叶片气动噪声两优化目标之间存在相互制约的关系,当风力机年发电量增大时,叶片的气动噪声也会随之上升;通过该次优化设计,得到了满足年发电量不下降的情况下气动噪声降低2.84 dB(0.41dBA)的新叶片和气动噪声不上升且年发电量增加534.51 MWh的新叶片。

高海拔单台大型风力机外场实验

为了提高高海拔地区大型风力机的性能,以3.3 MW水平轴风力机为研究对象,通过外场实验的方法,利用机舱式激光雷达测量风力机的入流,同时,利用地面风廓线雷达测量风力机的尾流.首先将一天中激光雷达测得的入流风速和风向与机舱上的风速风向计数据对比,并提取一段时间内机舱雷达测得的入流风速进行分析;其次,把尾流风向与入流风向、尾流速度廓线与入流速度廓线作对比.结果表明:激光雷达测得入流风速与机舱风速风向计数据有较强的相关性,机舱雷达对风偏差总体水平较风速风向计对风偏差略小,且入流风速会随着距风轮的距离减小而不断衰减;尾流主风向分布与入流主风向一致;随着下游测点距风轮位置的增加,尾流速度亏损恢复也越来越快.

钠冷快堆钠-空气热交换器风阀流热固耦合研究

针对核电钠冷快堆钠-空气热交换器风阀在高温工作环境下存在的叶片卡涩现象和阀体强度失效问题,设计了一种双叶片钠冷快堆钠-空气热交换器风阀。利用流热固耦合方法对该风阀在不同开度下的流场流动特性、阀体温度分布、阀体变形及应力情况进行了研究。结果表明:①风阀在开度45°以下时,流体通过风阀前后会产生明显的速度梯度和压力梯度;②局部温差越大的区域热应力值越大,最大应力为206.94 MPa,出现在框架侧密封板边缘处,最大应力值符合材料强度要求;③阀体变形及应力主要为受热引起的热变形和热应力,风阀最大变形量为3.3368 mm且框架变形量在各个方向均大于叶片变形量,新设计的风阀不会产生叶片卡涩现象。