实度对直叶片垂直轴风力机风轮气动性能的影响分析

实度是直叶片垂直轴风力机设计的关键参数,对风力机气动性能起主导作用。分析并建立了垂直轴风力机局部流场下的力学模型,研究实度与气动性能的关系;对风力机进行了数值模拟,分析了叶片的动态力学特性,并重点研究风轮半径、弦长及叶片数量对风能利用率的影响;进行了样机实验验证了数值模拟的精度与可靠性。研究发现:实度增加,风力机在低尖速比下的启动特性得到改善,但产生高风能利用率的有效尖速比范围变小;样机实度为0.628时,2叶片和4叶片风轮的输出功率相当,但4叶片风轮的输出功率比2叶片风轮更稳定;实度参数对风能利用率贡献不同,弦长变化可提高风能利用率的峰值,而叶片数量的增加会降低风能利用率的峰值。

立轴风力机变桨距控制规律研究

针对立轴风力机起动性能差和发电效率低的问题,提出一种自动变桨距立轴风力机方案。根据叶素理论,建立了变桨距叶轮的功率模型,并获得若干种不同尖速比下的最优桨距角控制规律。基于多流管模型,计算得到了不同变桨距规律时的叶轮风能利用系数和转矩,结果表明:该自动变桨距规律可显著提高立轴风力机的启动性能和风能利用系数,为后续变桨距立轴风力机的开发奠定了研究基础。

智能变桨垂直轴风力发电机的变桨规律设计

前期制作了一台智能变桨垂直轴风力发电机样机,经自然条件下的发电实验发现,该样机只能在小于1.0的低尖速比范围内运行,无法成功自起进入高尖速比运行区。对此,经过深入的理论分析发现智能变桨垂直轴风力发电机的两个问题:一是风力机仅凭某一尖速比下的最优变桨规律无法自起;二是最优变桨规律中存在不连续现象,具有不可实现性。通过建立整体的变桨规律曲面,人工修正变桨规律中的不连续部分,对最优变桨规律进行改进设计。最后采用双多流管理论对所设计的变桨规律进行力矩特性分析和发电预测,分析显示采用该变桨规律的垂直轴风力机能够可靠自起且高效发电。

基于多种UDF方法的变桨距垂直轴风力机性能分析

为了提高垂直轴风力机的性能,针对变桨距垂直轴风力机,利用叶素理论求得叶片在不同方位桨距角的变化规律,使叶片在各个不同位置升力系数达到最大;通过滑移网格、动网格、滑移网格动网格组合等动区域方法的研究,实现了变桨距垂直轴风力机主动控制数值模拟方法的多元化;最终获得不同叶片各自产生的总力矩和风能利用率。用垂直轴风力机的试验和模拟对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性。结果表明,采用变桨控制规律的垂直轴风力机,提高了风力机的风能利用率,尤其是在低尖速比情况下,很大程度上改善了风力机的起动性能,尖速比为1.5、2.0、2.5时,相对定桨距风力机功率都增大90%左右。

潮流能和波浪能发电装置现场测试与评价技术

近十多年来,我国先后研发了30余台/套潮流能发电装置和40余台/套波浪能发电装置.开展现场测试与评价,既有利于提升潮流能和波浪能发电技术的研发和创新水平,又有利于推动潮流能和波浪能发电装置的产业化进程,为管理部门决策和节约集约利用海域资源提供了科学依据.