基于叶素-动量理论的潮流能水平轴水轮机水动力性能分析 被引量：7

1

作者 王树杰 陈存福 +2 位作者 谭俊哲 袁鹏 周学志 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期599-604,共6页

运用简化风车理论对水轮机叶片进行设计,基于叶素-动量(BEM)理论,采用Glauert修正,计算水轮机在不同工况下功率、转矩等水动力性能,得到不同工况下水轮机性能曲线;在风浪流水槽中进行模型试验,对叶素动量理论计算结果进行验证,为水轮机... 运用简化风车理论对水轮机叶片进行设计,基于叶素-动量(BEM)理论,采用Glauert修正,计算水轮机在不同工况下功率、转矩等水动力性能,得到不同工况下水轮机性能曲线;在风浪流水槽中进行模型试验,对叶素动量理论计算结果进行验证,为水轮机性能分析提供理论支持。 展开更多

关键词 水平轴水轮机 叶片 叶素-动量理论 水槽试验

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基于叶素-动量理论的冷却风扇风量计算方法 被引量：1

2

作者 谢翌 郑彪 +1 位作者 陈刚 李夔宁 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期88-93,98,共7页

将风力机经典叶素-动量理论应用于车用轴流式冷却风扇,建立了冷却风扇几何参数、风扇转速与风量的关系理论模型.该模型根据冷却风扇与风力机能量转换的差异,对经典叶素-动量在叶素载荷方向、出入口边界条件等方面进行了修正.随后,基于... 将风力机经典叶素-动量理论应用于车用轴流式冷却风扇,建立了冷却风扇几何参数、风扇转速与风量的关系理论模型.该模型根据冷却风扇与风力机能量转换的差异,对经典叶素-动量在叶素载荷方向、出入口边界条件等方面进行了修正.随后,基于实验测量和计算流体力学的方法对风扇风量理论计算模型进行了验证.结果表明,风扇风量的理论计算方法不仅能够反映风量随风扇转速的变化规律,且具备较高的计算精度.在该模型中,理论算法与实验结果的平均相对误差为3. 57%,与计算流体力学所得结果的平均相对误差为5. 03%. 展开更多

关键词 冷却风扇 风量 叶素-动量理论 理论算法及其验证

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考虑土-结相互作用大型风力发电结构风致响应分析 被引量：27

3

作者 柯世堂 王同光 +2 位作者 曹九发 赵林 葛耀君 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期18-25,共8页

以南京航空航天大学自主研发的某5MW大型风力发电结构为研究对象,建立考虑叶片离心力的"叶片-机舱-塔架-基础"一体化有限元模型,并通过在基础和土体交界面上设置质量弹簧和阻尼器来考虑土-结相互作用(简称SSI)效应;然后基于... 以南京航空航天大学自主研发的某5MW大型风力发电结构为研究对象,建立考虑叶片离心力的"叶片-机舱-塔架-基础"一体化有限元模型,并通过在基础和土体交界面上设置质量弹簧和阻尼器来考虑土-结相互作用(简称SSI)效应;然后基于谐波叠加法和改进的叶素-动量理论模拟考虑旋转和相干效应的风力发电结构脉动风场;最后进行风力发电结构的风致响应分析。结果表明考虑SSI效应的大型风力发电结构风振响应具有多振型响应和多模态耦合特性,叶片和塔架的风致背景、共振响应及其耦合项作用机理不同。研究认为SSI效应对大型风力发电结构的风致响应影响明显。 展开更多

关键词 大型风力发电结构 脉动风场模拟 土-结相互作用 风致响应 改进的叶素-动量理论

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考虑平稳风修正和塔架干扰的风力机叶片3-D风场模拟 被引量：3

4

作者 柯世堂 曹九发 +1 位作者 王珑 王同光 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期153-159,共7页

为准确模拟风力机纵向、横向和垂直向的3-D随机风场,以南京航空航天大学自主研发的NH1500风力机为例,首先采用考虑沿高度变化的指数模型、塔影效应影响的潜流模型和上游风机尾流影响的涡流粘度模型对平稳风进行修正。然后基于空间变化... 为准确模拟风力机纵向、横向和垂直向的3-D随机风场,以南京航空航天大学自主研发的NH1500风力机为例,首先采用考虑沿高度变化的指数模型、塔影效应影响的潜流模型和上游风机尾流影响的涡流粘度模型对平稳风进行修正。然后基于空间变化的改进Von Karman风谱模型,结合谐波叠加法模拟风力机的来流脉动风速时程,再利用改进的叶素-动量理论获得考虑叶片旋转效应和塔架-叶片相干效应的风力机纵向、横向和垂直向3-D随机风场。该方法充分考虑风力机风场模拟的外界干扰因素和自身特性,提高了风力机系统风场模拟的准确度。算例分析表明,本文方法可以准确地模拟给定风环境的风力机系统3-D风场。 展开更多

关键词 风力机 3-D风场模拟 平稳风修正 塔架干扰 改进的叶素-动量理论

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偏航状态下风力机塔架-叶片耦合结构气弹响应分析 被引量：10

5

作者 柯世堂 王同光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第18期33-38,44,共7页

提出一套快速预测偏航状态下风力机全机结构气弹响应的分析方法。以南京航空航天大学自主研发的5MW特大型概念风力机为例,建立风力机塔架-叶片耦合模型获取模态信息;采用谐波叠加法和改进的叶素-动量理论计算气动荷载,并考虑了偏航角对... 提出一套快速预测偏航状态下风力机全机结构气弹响应的分析方法。以南京航空航天大学自主研发的5MW特大型概念风力机为例,建立风力机塔架-叶片耦合模型获取模态信息;采用谐波叠加法和改进的叶素-动量理论计算气动荷载,并考虑了偏航角对诱导速度的影响;再运用模态叠加法求解风力机耦合动力学方程,通过迭代循环更新叶片速度和气动力,对风力机塔架-叶片耦合结构进行气动载荷和气弹响应计算,并通过参数分析归纳出偏航角和气动弹性对风力机全机动态响应的影响规律。研究结论可为此类特大型风力机塔架-叶片耦合结构的抗风设计提供科学依据。 展开更多

关键词 风力机塔架-叶片耦合结构 偏航角 气动载荷 叶素-动量理论 气弹响应

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基于BEM理论的双转子水平轴潮流能水轮机叶片设计 被引量：1

6

作者 安鹏展 肖继明 +1 位作者 杨洪洪 桑文雅 《机械设计》 CSCD 北大核心 2017年第10期96-99,共4页

基于叶素-动量理论,采用Wilson修正计算模型,编写了叶片优化计算的MATLAB程序,获得了计算弦长和扭转角,并进行了修正;通过坐标变换可得出叶片截面的空间坐标,导入Pro/E中,从而实现了叶片及叶轮的程序化设计和三维造型;采用双转子结构应... 基于叶素-动量理论,采用Wilson修正计算模型,编写了叶片优化计算的MATLAB程序,获得了计算弦长和扭转角,并进行了修正;通过坐标变换可得出叶片截面的空间坐标,导入Pro/E中,从而实现了叶片及叶轮的程序化设计和三维造型;采用双转子结构应对潮流周期性往复运动的特点,提高了潮流能的利用率,且结构简单,便于应用。 展开更多

关键词 水轮机叶片 叶素-动量理论 优化设计

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水平轴潮流能水轮机设计与数值模拟 被引量：16

7

作者 盛其虎 赵东亚 张亮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期389-394,共6页

为提高潮流能利用效率,基于叶素-动量理论(BEM),给出了Wilson模型在水平轴潮流能水轮机设计上的应用。采用CFD技术计算对设计的水轮机进行水动力特性分析,计算其在不同叶尖速比下的功率特性。在此基础上,对叶片沿展长方向的功率分布和... 为提高潮流能利用效率,基于叶素-动量理论(BEM),给出了Wilson模型在水平轴潮流能水轮机设计上的应用。采用CFD技术计算对设计的水轮机进行水动力特性分析,计算其在不同叶尖速比下的功率特性。在此基础上,对叶片沿展长方向的功率分布和三维绕流特性进行分析,并采用二维计算方法预测对应三维工况下各截面处的流场特性。计算结果表明,水轮机的工作特性满足对功率和效率的要求,说明了设计方法的可靠性;同时绕流特性分析也显示了二维模拟的局限性,尤其在叶根、叶尖部位失真较大,这说明三维效应对水轮机输出功率和流场性能有着显著的影响。 展开更多

关键词 潮流能 水平轴水轮机 叶素-动量理论 计算流体力学 数值模拟 三维效应 blade element momentum( BEM) computational fluid dynamics ( CFD)

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大型风力机全机风振响应和等效静力风荷载 被引量：10

8

作者 柯世堂 王同光 +1 位作者 陈少林 葛耀君 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期686-692,共7页

建立新一代超大功率风力机系统,考虑风轮离心力的"风轮-机舱-塔体-基础"一体化有限元模型,输入采用基于谐波叠加法和叶素-动量理论计算的考虑风轮旋转、塔架-风轮模态和气动相干效应的脉动风荷载;结合考虑结构背景、共振及耦... 建立新一代超大功率风力机系统,考虑风轮离心力的"风轮-机舱-塔体-基础"一体化有限元模型,输入采用基于谐波叠加法和叶素-动量理论计算的考虑风轮旋转、塔架-风轮模态和气动相干效应的脉动风荷载;结合考虑结构背景、共振及耦合项的风振精细化计算方法,研究风力机塔-轮系统的风振响应、等效静力风荷载(ESWL)和动力放大系数的分布特性.结果表明:新一代大型风力机塔-轮系统的风振呈现多模态耦合、多振型响应和多目标等效3个显著特征,其中塔架中上部和风轮由共振响应主导,塔架底部背景和共振响应相当,背景和共振交叉项影响不能忽略. 展开更多

关键词 新一代风力机塔-轮系统 谐波叠加法 叶素-动量理论 风振响应 等效静力风荷载(ESWL)

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水平轴风力机的设计与流场特性数值预测 被引量：17

9

作者 张玉良 李仁年 杨从新 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2007年第2期54-57,共4页

选用NACA44XX系列翼型,用基于叶素-动量理论的威尔森(Wilson)方法设计一模型风轮.考虑塔架机舱对流场特性的影响,合理地建立整机流动模型.在FLUENT软件中采用大涡模拟方法对该定桨距型的风力机进行三维绕流场的数值预测,得到流动细节与... 选用NACA44XX系列翼型,用基于叶素-动量理论的威尔森(Wilson)方法设计一模型风轮.考虑塔架机舱对流场特性的影响,合理地建立整机流动模型.在FLUENT软件中采用大涡模拟方法对该定桨距型的风力机进行三维绕流场的数值预测,得到流动细节与变形的螺旋形尾涡系.分析定桨距风力机的工作特点,并对尾涡变形原因做定性分析.结果表明:粘性耗散与塔架效应是引起尾涡变形的主要原因. 展开更多

关键词 水平轴风力机 叶素-动量理论 大涡模拟 数值预测 定性分析

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漂浮运动对风力机气动特性的影响分析 被引量：9

10

作者 韩清凯 唐世浩 +2 位作者 沈意平 李学军 朱广辉 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期351-356,368,共7页

海上浮式风机为蕴藏丰富的深海风能开发提供了有效的解决方案,浮式基础存在的大幅度纵荡、纵摇和艏摇运动可以改变风轮与流场间的相互作用,从而影响风力机的气动特性。基于叶素-动量理论及其修正方法,以NREL 5MW风力机为研究对象,考虑... 海上浮式风机为蕴藏丰富的深海风能开发提供了有效的解决方案,浮式基础存在的大幅度纵荡、纵摇和艏摇运动可以改变风轮与流场间的相互作用,从而影响风力机的气动特性。基于叶素-动量理论及其修正方法,以NREL 5MW风力机为研究对象,考虑浮式基础运动对叶片不同径向位置处相对入流风速的影响,提出了风载荷的计算模型,通过编程计算获得了叶轮转矩和风力机功率,并比较了不同运动形式对风力机功率波动的影响。结果表明,纵摇对其功率特性影响最大,这为海上浮式风机的优化设计提供理论依据与数据基础。 展开更多

关键词 海上浮式风机 漂浮运动 气动特性 叶素-动量理论

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MW级变桨距风电机组叶片转矩计算与特性分析 被引量：13

11

作者 戴巨川 胡燕平 +1 位作者 刘德顺 龙辛 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1030-1036,共7页

以叶素-动量理论及其修正方法为理论基础,以某MW级水平轴式风电机组为研究对象,建立MW级风电机组叶片转矩特性数学模型,对计算算法进行了分析与讨论。获得了来流风速切变条件下,诱导因子变化规律以及叶片载荷、叶轮转矩、机械功率、风... 以叶素-动量理论及其修正方法为理论基础,以某MW级水平轴式风电机组为研究对象,建立MW级风电机组叶片转矩特性数学模型,对计算算法进行了分析与讨论。获得了来流风速切变条件下,诱导因子变化规律以及叶片载荷、叶轮转矩、机械功率、风能利用系数等计算结果,与风电机组实际状况基本吻合。计算结果表明,单个叶片承受周期性交变载荷,而风轮合转矩波动量较小,在满足风电机组功率稳定输出性能指标的同时,期望改善叶片载荷状况,延长其寿命,应采用独立变桨技术。 展开更多

关键词 风电机组 叶素-动量理论 变载荷 转矩

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海上漂浮式风电机组风波载荷计算与分析 被引量：9

12

作者 刘德顺 刘子其 +1 位作者 戴巨川 龙辛 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期32-40,45,共10页

以海上大型漂浮式风电机组三浮桶式支撑结构为对象,考虑风波联合作用,借助叶素-动量理论和线性波理论,联合风载荷和波浪载荷模型构建了风波联合载荷模型。计算过程中,考虑了风电机组不同的运行工况,依据浮桶直径与波长的比值来确定波浪... 以海上大型漂浮式风电机组三浮桶式支撑结构为对象,考虑风波联合作用,借助叶素-动量理论和线性波理论,联合风载荷和波浪载荷模型构建了风波联合载荷模型。计算过程中,考虑了风电机组不同的运行工况,依据浮桶直径与波长的比值来确定波浪载荷适用的计算模型(Morison理论与绕射理论);得到了不同工况、不同环境参数和结构参数条件下的载荷结果,分析了风波载荷的变化特征。 展开更多

关键词 漂浮式风电机组 风波载荷 叶素-动量理论 线性波理论

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基于并行遗传算法的低风速高性能风力机叶片优化设计 被引量：9

13

作者 章嘉麟 周正贵 雷延生 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1275-1280,共6页

根据美国可再生能源实验室提出的适用于低风速的翼型S822、S823建立初始叶片,并采用遗传算法在基于叶素-动量理论计算结果的基础上对叶片的弦长和安装角进行优化,最后采用CFD方法对设计点进行深入计算分析验证。数值研究结果证明,采用... 根据美国可再生能源实验室提出的适用于低风速的翼型S822、S823建立初始叶片,并采用遗传算法在基于叶素-动量理论计算结果的基础上对叶片的弦长和安装角进行优化,最后采用CFD方法对设计点进行深入计算分析验证。数值研究结果证明,采用这种方法设计的风力机叶片在低风速下具备较好的气动性能。 展开更多

关键词 风力机叶片 低风速 叶素-动量理论 遗传算法 CFD方法

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水平轴潮流能叶轮尖速比特性分析研究 被引量：5

14

作者 王兵振 廖微 张巍 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2015年第6期100-105,共6页

针对设计尖速比对水平轴潮流能叶轮动力特性的影响问题开展研究工作。基于叶素-动量理论建立叶轮动力特性仿真模型,以叶片数量分别为2、3、4的叶轮为对象,考察设计尖速比对叶轮的功率系数的影响。研究结果表明:设计尖速比越大的叶轮,其... 针对设计尖速比对水平轴潮流能叶轮动力特性的影响问题开展研究工作。基于叶素-动量理论建立叶轮动力特性仿真模型,以叶片数量分别为2、3、4的叶轮为对象,考察设计尖速比对叶轮的功率系数的影响。研究结果表明:设计尖速比越大的叶轮,其最大效率也越高;叶片数量多的叶轮,其功率系数略优于叶片数量少的叶片。结合分析结果,给出了水平轴潮流能叶轮的设计尖速比的选择建议。 展开更多

关键词 潮流能 叶轮 尖速比 仿真 叶素-动量理论 功率系数

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考虑气动弹性的风力机叶片分析 被引量：1

15

作者 陈进 李松林 +1 位作者 郭小锋 孙振业 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期102-106,113,共6页

运用修正的叶素-动量理论和有限元方法,建立了一种全新的考虑气动弹性的风力机叶片性能分析方法.运用该方法,在多种风速工况下对某850 k W风力机叶片的性能进行了计算,结果表明:对于大功率风力机,在大风速大载荷工况下,气动弹性对风轮... 运用修正的叶素-动量理论和有限元方法,建立了一种全新的考虑气动弹性的风力机叶片性能分析方法.运用该方法,在多种风速工况下对某850 k W风力机叶片的性能进行了计算,结果表明:对于大功率风力机,在大风速大载荷工况下,气动弹性对风轮性能有明显的影响,使叶片偏离原设计值.该方法的运用对于叶片的气动设计、载荷计算和结构设计有实际指导意义. 展开更多

关键词 风力机 叶片性能 气动弹性 叶素-动量理论 有限元分析

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水平轴海流能发电机叶片设计与性能分析 被引量：7

16

作者 何煜平 杨建民 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2013年第2期74-81,共8页

全球海洋蕴藏着丰富的海流能,合理利用海流能可以有效缓解能源危机。以额定工况下获能系数达到最大值为目标,利用叶素-动量理论设计了150 kW水平轴海流能发电机的叶片。使用叶素-动量理论结合普朗特修正和葛劳渥修正的方法,预测了海流... 全球海洋蕴藏着丰富的海流能,合理利用海流能可以有效缓解能源危机。以额定工况下获能系数达到最大值为目标,利用叶素-动量理论设计了150 kW水平轴海流能发电机的叶片。使用叶素-动量理论结合普朗特修正和葛劳渥修正的方法,预测了海流机在不同尖速比以及不同桨距角下的水动力性能,分析了攻角和载荷沿着叶片径向的分布规律。使用CFD方法计算了海流机在不同尖速比下的水动力性能,并与理论方法的计算结果进行了比较。理论方法和CFD方法的结果均表明,所设计的海流机最大获能系数位于设计尖速比处,证明基于叶素-动量理论的水平轴海流机叶片设计方法是有效的。 展开更多

关键词 海流能 水平轴 叶片设计 叶素-动量理论 CFD

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2MW风力发电机组稳态特性研究 被引量：1

17

作者 祝振鸿 王世杰 许增金 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第12期101-104,共4页

基于经典的叶素-动量理论,考虑了叶尖损失的影响,应用GH Bladed软件对某2MW风力发电机组进行了整机模型的构建。通过对风速的设定,研究了风力发电机组的运行特性,同时对稳态功率进行了计算并拟合出关系曲线,得到了风力发电机功率、桨距... 基于经典的叶素-动量理论,考虑了叶尖损失的影响,应用GH Bladed软件对某2MW风力发电机组进行了整机模型的构建。通过对风速的设定,研究了风力发电机组的运行特性,同时对稳态功率进行了计算并拟合出关系曲线,得到了风力发电机功率、桨距角、叶轮转速、推力和扭矩随轮毂处风速的实际变化情况以及无量纲系数与叶尖速比之间的关系。所得结果验证了该风力发电机组设计参数的正确性,为同类型风力发电机组的气动设计以及控制策略的制定提供了参考。 展开更多

关键词 叶素-动量理论 稳态计算 性能曲线

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基于BLADED软件的大型风力机叶片气动分析 被引量：17

18

作者 周鹏展 曾竟成 +1 位作者 肖加余 杨军 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期2022-2027,共6页

基于BLADED软件,根据德国GL2003国际标准,对应用于GL3A风场的某款1.50 MW大型风力机叶片的气动额定功率、风能利用系数、疲劳载荷、极限载荷等进行分析。研究结果表明:在与某款1.65 MW风力发电机组匹配时,该叶片在风速为11.0 m/s时的额... 基于BLADED软件,根据德国GL2003国际标准,对应用于GL3A风场的某款1.50 MW大型风力机叶片的气动额定功率、风能利用系数、疲劳载荷、极限载荷等进行分析。研究结果表明:在与某款1.65 MW风力发电机组匹配时,该叶片在风速为11.0 m/s时的额定功率能达到1.65 MW;在叶尖速比为7.8～11.4时,其风能利用系数均在0.460以上,在叶尖速比为9.5时,其最大风能利用系数可达0.486,表明该叶片具有较好的气动性能和较宽的风速适应范围;其叶根等效疲劳载荷为2.107 7 MN.m,叶根极限挥舞载荷为4.614 6 MN.m,均比该叶片载荷的原设计值小,说明其应用是安全的。 展开更多

关键词 大型风力机叶片 气动分析 动量-叶素理论 BLADED软件

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微型旋翼悬停状态气动性能分析方法 被引量：11

19

作者 唐正飞 王畅 高卓飞 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期357-362,共6页

为了了解微型直升机工作时相关的气动知识,建立了一套微型旋翼悬停状态气动性能分析方法。该方法包含了低雷诺数下微型旋翼桨叶翼型的二维气动特性分析的CFD技术和旋翼气动特性分析的动量/叶素理论。对影响微型旋翼悬停性能的因素做了... 为了了解微型直升机工作时相关的气动知识,建立了一套微型旋翼悬停状态气动性能分析方法。该方法包含了低雷诺数下微型旋翼桨叶翼型的二维气动特性分析的CFD技术和旋翼气动特性分析的动量/叶素理论。对影响微型旋翼悬停性能的因素做了初步分析,合适的翼型弯曲、桨叶尖削等,有助于提高微型旋翼的最大悬停效率。文中还对分析的部分结果进行了试验验证。 展开更多

关键词 微型旋翼 低雷诺数 悬停性能 动量-叶素理论 CFD方法

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基于间歇性风速的风力发电机功率输出模型研究 被引量：10

20

作者 梁琛 王鹏 +4 位作者 韩肖清 秦文萍 王猛 宋述勇 王金浩 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期1369-1375,共7页

随着风电渗透率的增加,间歇风速对系统运行的影响不可忽视。建立间歇性风速模型和间歇风速下的风机功率输出模型,对解决电力系统规划运行问题至关重要。间歇性风速模型可以确定历史风速数据中强波动性风速。间歇风速下的风机功率输出模... 随着风电渗透率的增加,间歇风速对系统运行的影响不可忽视。建立间歇性风速模型和间歇风速下的风机功率输出模型,对解决电力系统规划运行问题至关重要。间歇性风速模型可以确定历史风速数据中强波动性风速。间歇风速下的风机功率输出模型可以评估风速间歇变化过程的风电场输出功率。首先,根据混沌理论建立间歇性风速模型,确定间歇性风速区间以及区间内的间歇性风速。其次,利用动量-叶素理论建立风力发电机功率输出模型,根据风速变化时桨叶的受力情况,评估间歇风速下的风力发电机输出功率。最后,利用大同某风电场采集的数据验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 动量-叶素理论 间歇性风速 分形维度 湍流动能 风力发电机功率输出模型

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