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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
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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
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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 -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:2
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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用双圆盘-多流管数学模型分析H-型垂直轴风力发电机气动特性的研究
6
作者 杜静 颜益峰 +1 位作者 李成武 何玉林 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1958-1964,共7页
基于叶素动量理论,通过Matlab/Simulink建立双圆盘-多流管数学模型。给出一种分析H-型垂直轴风力发电机组空气动力学特性的方法,利用该数学模型得到不同实度及叶尖速比时风力机具有的攻角特性、切向力特性、法向力特性。通过与实验数据... 基于叶素动量理论,通过Matlab/Simulink建立双圆盘-多流管数学模型。给出一种分析H-型垂直轴风力发电机组空气动力学特性的方法,利用该数学模型得到不同实度及叶尖速比时风力机具有的攻角特性、切向力特性、法向力特性。通过与实验数据和单流管模型计算结果进行对比,证实了该方法的准确性及优越性。 展开更多
关键词 H-型垂直轴风力发电机组 双圆盘-多流管模型 空气动力学特性 叶素动量理论
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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
7
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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MW级变桨距风电机组叶片转矩计算与特性分析 被引量:13
8
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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漂浮运动对风力机气动特性的影响分析 被引量:8
9
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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微型旋翼悬停状态气动性能分析方法 被引量:11
10
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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水平轴风力机的设计与流场特性数值预测 被引量:17
11
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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水平轴潮流能水轮机设计与数值模拟 被引量:16
12
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:8
13
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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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
14
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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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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近海风电机组单桩式支撑结构载荷和动力响应的研究 被引量:4
16
作者 莫继华 何炎平 +1 位作者 杨煜 李勇刚 《中国海洋平台》 2010年第6期17-21,共5页
近海风电机组的支撑结构承受风机载荷和风、浪、流等环境载荷的作用。基于动量-叶素理论得出发电机的控制策略,根据随机瞬时风速序列和发电机运行状态计算了近海风电机组单桩式支撑结构所受的风机载荷和风压作用,并通过Morison公式计算... 近海风电机组的支撑结构承受风机载荷和风、浪、流等环境载荷的作用。基于动量-叶素理论得出发电机的控制策略,根据随机瞬时风速序列和发电机运行状态计算了近海风电机组单桩式支撑结构所受的风机载荷和风压作用,并通过Morison公式计算了浪流联合作用对支撑结构的载荷。用ABAQUS软件对支撑结构和海底土层建模,通过振型叠加法计算结构的动力响应,求出了结构顶端位移和速度以及结构最大应力的时间历程,并研究各种载荷对结构的影响。结果表明,风机载荷是结构动力响应的关键影响因素。 展开更多
关键词 动量-叶素理论 载荷 振型叠加法 ABAQUS
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TMT40.3大型风力机叶片气动性能分析
17
作者 周鹏展 曾竟成 +1 位作者 肖加余 杨军 《可再生能源》 CAS 北大核心 2009年第4期10-13,共4页
基于BLADED软件平台,对TMT40.3大型风力机叶片的气动性能进行了分析。分析结果表明:TMT40.3大型风力机叶片应用在GL3A风场时的额定功率能达到1 650 kW,所承受的疲劳强度和极限载荷均能满足该款风力机叶片的设计要求,在叶尖速比为7.8~1... 基于BLADED软件平台,对TMT40.3大型风力机叶片的气动性能进行了分析。分析结果表明:TMT40.3大型风力机叶片应用在GL3A风场时的额定功率能达到1 650 kW,所承受的疲劳强度和极限载荷均能满足该款风力机叶片的设计要求,在叶尖速比为7.8~11.4的风能利用系数均在0.46以上,最高可达0.486,具有较好的气动性能和较宽的风速适应范围。 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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局部瞬态风况下风力机叶片载荷计算
18
作者 陈刚 陈进 庞晓平 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期164-171,共8页
对叶素动量理论(BEM)进行改进,动量理论的计算仍在风轮坐标系下进行,而叶素理论的计算在叶片的局部坐标系下进行。在局部坐标系下能更准确地利用二维翼型的特性来计算气动载荷,同时也能更好地调用Beddoes-Leishman(B-L)模型,从而全面考... 对叶素动量理论(BEM)进行改进,动量理论的计算仍在风轮坐标系下进行,而叶素理论的计算在叶片的局部坐标系下进行。在局部坐标系下能更准确地利用二维翼型的特性来计算气动载荷,同时也能更好地调用Beddoes-Leishman(B-L)模型,从而全面考虑到风轮锥角、局部风况甚至叶片弯曲变形的影响。再将动量理论和叶素理论统一在风轮坐标系下完成迭代。采用B-L模型预测二维翼型的动态气动性能时应用切向力分离点计算分离流切向力,从而提高模型对动态气动阻力的预测精度。结合改进的BEM理论和动态效应模型对Tjaereborg 2 MW风力机进行仿真,所得叶根挥舞弯矩相比经典BEM更接近测试值。 展开更多
关键词 风力机 叶素动量理论改进 动态入流 叶片瞬态载荷
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100kW水平轴风力机叶片气动性能分析 被引量:1
19
作者 朱建勇 田泽 《沈阳航空航天大学学报》 2017年第3期26-31,共6页
基于改进的动量-叶素理论,优化设计了100 kW水平轴风力机风轮叶片气动外形,对风轮的气动性能进行计算,并且给出叶片稳态运转载荷和极端风况下动态载荷,作为结构设计和强度校核的依据。计算分析表明:当来流速度达9.8 m/s时,风力机的输出... 基于改进的动量-叶素理论,优化设计了100 kW水平轴风力机风轮叶片气动外形,对风轮的气动性能进行计算,并且给出叶片稳态运转载荷和极端风况下动态载荷,作为结构设计和强度校核的依据。计算分析表明:当来流速度达9.8 m/s时,风力机的输出轴功率可达110 kW,满足设计指标要求,当尖速比为7.0-11.4的风能利用系数均在0.45以上,且最大风能利用系数为0.495 8,具有较好的气动性能;相对于正常工况下的稳态运转载荷,其它极端风况下的动态载荷显著增大。 展开更多
关键词 风能 水平轴风力机 叶片 动量-叶素理论 气动性能 气动载荷
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海上浮式风机时域耦合程序原理及其验证 被引量:5
20
作者 陈嘉豪 刘格梁 胡志强 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1440-1449,共10页
介绍自主研发的海上浮式风机时域耦合仿真程序的基本原理及其关键技术.该程序利用非稳态叶素-动量理论计算海上浮式风机的气动载荷;利用势流理论和Morison方程计算海上浮式风机的水动力载荷;利用准静态悬链线模型计算锚泊系统的作用;利... 介绍自主研发的海上浮式风机时域耦合仿真程序的基本原理及其关键技术.该程序利用非稳态叶素-动量理论计算海上浮式风机的气动载荷;利用势流理论和Morison方程计算海上浮式风机的水动力载荷;利用准静态悬链线模型计算锚泊系统的作用;利用Kane动力学方程构建系统的动力学控制方程;利用变桨距和发电机转矩控制器调节海上浮式风机的风能捕获效率.研究开展同类程序的对比验证,结果表明该时域耦合程序能够准确地反映海上浮式风机复杂的耦合动力学特性,为海上浮式风机的耦合动力理论研究和数值程序开发提供一定的参考依据. 展开更多
关键词 海上浮式风机 数值程序 势流理论 Kane动力学方程 叶素-动量
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