堆积床流道内单个相变胶囊储释热特性数值模拟

1

作者 郭嘉敏 马瑞 +1 位作者 王子龙 王峰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第14期5849-5861,共13页

相变胶囊装填在容器内形成堆积床储热单元是目前相变胶囊典型的应用方式。研究堆积床流道中单个相变胶囊的储热释热特性可以帮助优化中温相变储热系统的设计。因此建立了相变胶囊二维堆积床流道数值模型,对比研究了外部传热流体以顺重... 相变胶囊装填在容器内形成堆积床储热单元是目前相变胶囊典型的应用方式。研究堆积床流道中单个相变胶囊的储热释热特性可以帮助优化中温相变储热系统的设计。因此建立了相变胶囊二维堆积床流道数值模型,对比研究了外部传热流体以顺重力方向、逆重力方向及垂直重力方向流过相变胶囊时胶囊内部的传热与流动特性,并研究了传热流体流速、温度及胶囊直径对相变胶囊融化过程的影响。结果表明:堆积床流道内相变胶囊迎风侧换热速率更快。由于空腔空气热阻与自然对流作用,传热流体逆流流动时完全凝固时间最短。相较于顺流,逆流的完全凝固时间缩短8.9%;相变胶囊直径为12 mm时,PTFE为壁材空腔在中心相变胶囊较304不锈钢相变胶囊融化速度慢1.45%,平均储热速率低1.5%。改性PTFE为壁材空腔在中心的相变胶囊较304不锈钢相变胶囊融化速度快6.9%,平均储热速率高5.8%;提高HTF入口速度和温度可以提高相变胶囊的平均储热速率及缩短相变胶囊的融化时间。胶囊的储释热特性对于胶囊单体及中温相变储热系统的设计优化和实际应用都具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 相变胶囊 储热 空腔位置

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石蜡-月桂酸基定形复合相变材料的制备及其性能研究

2

作者 宁粤 马瑞 +1 位作者 任志恩 程赫松 《化工新型材料》 北大核心 2025年第6期152-159,共8页

以石蜡(PW)和月桂酸(LA)为原料,采用熔融共混法制备了二元复合相变材料。利用步冷法探究了不同配比对PW/LA二元复合相变材料性能的影响,确定了PW/LA共晶体系中PW和LA的质量比为2.8∶7.2时为复合相变材料的共晶点,低共晶温度为34.2℃。... 以石蜡(PW)和月桂酸(LA)为原料,采用熔融共混法制备了二元复合相变材料。利用步冷法探究了不同配比对PW/LA二元复合相变材料性能的影响,确定了PW/LA共晶体系中PW和LA的质量比为2.8∶7.2时为复合相变材料的共晶点,低共晶温度为34.2℃。以膨胀蛭石(EVM)为定形材料,PW/LA为相变材料制备定形复合相变材料。结果表明:制备定形复合相变材料的最佳条件为搅拌时间66℃,搅拌温度80min,相变材料含量55%;熔化温度和凝固温度分别为34.75℃和30.22℃,相变潜热为120.6J/g;傅里叶红外光谱测试表明EVM-PW/LA没有化学反应发生;热重测试表明EVM-PW/LA的失重区间在210.1~280.2℃,有良好的热稳定性。此定形相变材料在服装等低温领域有广泛的利用价值。 展开更多

关键词 相变材料 石蜡 月桂酸 膨胀蛭石 定形相变材料

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水平轴风力机塔架的频率和振型特性实验研究 被引量：5

3

作者 吴尧 高志鹰 +4 位作者 汪建文 陈永艳 李欣 刘锟 陈涛 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期50-55,共6页

为了研究风力机塔架的振动特性,文章利用动态信号采集分析系统,对水平轴风力机塔架进行了实验模态分析和运行模态分析测试,得到了塔架静止与振动两种工况下的固有频率与模态振型,分析了塔架的振动特性。通过对风力机振动信号的频谱分析... 为了研究风力机塔架的振动特性,文章利用动态信号采集分析系统,对水平轴风力机塔架进行了实验模态分析和运行模态分析测试,得到了塔架静止与振动两种工况下的固有频率与模态振型,分析了塔架的振动特性。通过对风力机振动信号的频谱分析发现,风速小于10 m/s时,只能激励起塔架挥舞方向与摆振方向的二阶模态;通过对风力机塔架的模态分析发现,风力机发生振动,塔架固有频率与模态振型发生小幅度改变;随着风速和振动烈度的增大,塔架模态参数的变化幅度随之增大。该研究可以为风力机塔架优化设计提供借鉴。 展开更多

关键词 风力机 塔架 运行模态 模态分析 固有频率 模态振型

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基于塔筒添加螺旋线的风力机降噪性能优化研究

4

作者 张晓雪 高志鹰 +2 位作者 苏日娜 张翠青 汪建文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期422-429,共8页

为降低风力机对周围居民的噪声污染,提出一种用于分布式风力机的塔架表面缠绕螺旋线的降噪方案。以S2030翼型风力机为计算模型,以螺旋线高度、螺距、螺头数、覆盖范围及旋向为因素,近尾迹辐射噪声总声压级为评价指标进行正交试验,在额... 为降低风力机对周围居民的噪声污染,提出一种用于分布式风力机的塔架表面缠绕螺旋线的降噪方案。以S2030翼型风力机为计算模型,以螺旋线高度、螺距、螺头数、覆盖范围及旋向为因素,近尾迹辐射噪声总声压级为评价指标进行正交试验,在额定工况下利用ANSYS Fluent数值模拟平台LES/FWH方法进行数值计算。结果表明:螺旋线高度h为5.5 mm、螺距P/d为0.5、螺头数N为4、覆盖面积为全部、旋向为逆时针时为最优组合。各因素对总声压级影响的程度由大到小为螺距>高度>覆盖范围>螺头数>旋向。塔架缠绕螺旋线能有效降低200~2000 Hz中高频噪声声压级。降噪效果随轴向距离的增大而增大,最高可降低总声压级13.19 dB(A)。 展开更多

关键词 风力机 降噪 塔架 螺旋线 优化设计

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不同材质风力机叶片绕流流场特征变化PIV实验研究

5

作者 姚慧龙 张立茹 +2 位作者 张嘉奇 高伟 汪建文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期140-145,共6页

考虑风力机叶片变形对绕流流场的影响,通过粒子图像测速(PIV)方法,采集两副翼型相同、材质分别玻璃聚酯(叶片Ⅰ)和玻璃聚醋内部填充泡沫(叶片Ⅱ)的水平轴风力机叶片绕流流场信息,对不同测试截面处流场数据进行分析。研究结果表明:相比... 考虑风力机叶片变形对绕流流场的影响,通过粒子图像测速(PIV)方法,采集两副翼型相同、材质分别玻璃聚酯(叶片Ⅰ)和玻璃聚醋内部填充泡沫(叶片Ⅱ)的水平轴风力机叶片绕流流场信息,对不同测试截面处流场数据进行分析。研究结果表明:相比于叶片Ⅰ,相同工况下,叶片Ⅱ的总体涡量、回流区的面积和时均速度更大,轴向雷诺应力更小;随着相对轴向距离的增加,时均速度在相对高度方向波动减小,材质对轴向雷诺应力影响逐渐减弱。实验工况下,叶片材质对绕流流场特征的影响大于叶尖速比对其的影响,并沿径向方向有增大的趋势。 展开更多

关键词 风力机 叶片 材质 绕流流场特征 粒子图像测速

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动态风向变化下风力机叶片和塔架应力及功率特性分析 被引量：2

6

作者 汪建文 闫思佳 +1 位作者 张建伟 高志鹰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期610-619,I0014,共11页

风向变化显著影响风力机气动载荷分布,从而影响风力机稳定高效的运行,而气动载荷是风力机结构应力和功率变化主要影响因素之一。该文以S翼型三叶片水平轴风力机为研究对象,在旋转平台上进行风洞实验,对不同风向变化速度(0.5°、1
... 风向变化显著影响风力机气动载荷分布,从而影响风力机稳定高效的运行,而气动载荷是风力机结构应力和功率变化主要影响因素之一。该文以S翼型三叶片水平轴风力机为研究对象,在旋转平台上进行风洞实验,对不同风向变化速度(0.5°、1°、1.5°、2°/s)下风力机叶片和塔架的应力以及风力机功率特性进行分析。结果表明:风向变化速度为0.5°/s时,在风向由0°变化到30°时,叶片弦向和展向应力值和风力机功率下降幅度最大;在风向由0°变化到20°时,叶片应力值和功率下降较为缓慢,风向变化结束后,风力机应力与功率会进一步减小;风向变化角度在0°~20°范围内,受叶片转速和气动载荷下降速度与风向变化耦合作用的影响,塔架应力值出现较大波动,并随风向变化速度的增加,波动出现的区间从15°~20°提前到0°~5°;风向变化结束后,叶片转速持续下降,造成塔架应力仍有不同程度的波动。结果可为考虑风向变化下运行的风力机结构设计提供一定理论依据。 展开更多

关键词 动态风向变化 风力机 叶片 塔架 应力 功率

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风向变化下不同材料叶片动态应力试验研究

7

作者 汪建文 赵煜 +2 位作者 张鹏 任彪 尹九俊 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期273-281,共9页

为了了解不同材料风力机叶片在风向变化过程中的应力变化规律,以木质、玻璃纤维和碳纤维材料的S型风力机叶片为研究对象,使用风洞及动态旋转平台模拟风向变化情况并通过试验方法进行研究.结果表明:在同风速、同尖速比条件下,弹性模量较... 为了了解不同材料风力机叶片在风向变化过程中的应力变化规律,以木质、玻璃纤维和碳纤维材料的S型风力机叶片为研究对象,使用风洞及动态旋转平台模拟风向变化情况并通过试验方法进行研究.结果表明:在同风速、同尖速比条件下,弹性模量较大的碳纤维叶片叶根前缘处应力值远大于玻璃纤维叶片和木质叶片叶根前缘处应力值,重量较大的玻璃纤维叶片比碳纤维叶片和木质叶片叶根前缘处应变值大;不同材料叶片叶根及展向应力、应变分布有所不同,但总体基本呈现由前缘(0.25C)向后缘(0.90C)、由叶根(0.20R)向叶尖(0.90R)减小的趋势;风向变化开始后,刚度高的碳纤维叶片由于抵抗弹性变形的能力强,其各测点应力、应变值最先出现明显下降趋势,之后依次为玻璃纤维叶片和木质叶片,3种材料叶片各测点的应力、应变值均呈现反S型下降曲线;叶片材料不同会导致同翼型同一测点处受到拉伸或挤压作用的大小、最大主应力方位角出现较大差异. 展开更多

关键词 小型风力机 风向变化 叶片材料 应力分析

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基于实测数据的呼和浩特近郊风速分布模型对比研究 被引量：9

8

作者 王文新 陈可欣 +1 位作者 白杨 汪建文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期370-376,共7页

精确评估风资源首先要详尽描述当地风的统计特征。采用ZephIR雷达测风系统采集呼和浩特近郊的风数据,以月为时间尺度分析呼和浩特近郊实测风速统计特性和风速分布情况,采用Rayleigh、双参数和三参数Weibull共3种风速概率分布模型,分别... 精确评估风资源首先要详尽描述当地风的统计特征。采用ZephIR雷达测风系统采集呼和浩特近郊的风数据,以月为时间尺度分析呼和浩特近郊实测风速统计特性和风速分布情况,采用Rayleigh、双参数和三参数Weibull共3种风速概率分布模型,分别运用最小二乘法(LSE)和极大似然法(MLE)2种参数估计方法,对各算法与全年实测风数据的拟合效果进行对比。结果表明:针对于呼和浩特近郊,采用LSE法估算的三参数Weibull分布可获得较高精度且拟合性能稳定;以月为时间尺度单独对各参数变化的时空特性进行分析能准确描述当地近郊风的实际情况,这可为后续分析风功率波动特性及近郊风力机微观选址、风能开发规划等提供基础。 展开更多

关键词 风能 概率分布 参数估计 WEIBULL分布 三参数WEIBULL分布

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基于现场测量的建筑环境风场特征分析及风力机出力评估 被引量：4

9

作者 侯亚丽 栗广浩 +2 位作者 杨宇昕 李荣阳 汪建文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期318-324,共7页

采用ZephIR 300激光雷达测风设备对呼和浩特市区某建筑风场进行为期12个月的现场测量,获取11~200 m内共11个高度上的风速、风向及湍流强度值,然后对风场的湍流特性进行分析,并计算6种风力机的年容量系数。结果表明:所有高度上0~3 m/s低... 采用ZephIR 300激光雷达测风设备对呼和浩特市区某建筑风场进行为期12个月的现场测量,获取11~200 m内共11个高度上的风速、风向及湍流强度值,然后对风场的湍流特性进行分析,并计算6种风力机的年容量系数。结果表明:所有高度上0~3 m/s低风速的出现频率明显增大,出现频率最高的风速在2.0~2.5 m/s,而大于10 m/s风速的出现概率几乎为零,而且传统威布尔概率密度分布不能准确对城市建筑环境内的低风速分布概率做出预测;0°~90°区间内的风向出现频率较高,但风功率密度却相对较低,不能仅以盛行风向为依据选择风力机的安装地点,而需同时考虑不同风向上的风功率密度;为避开强湍流区域,低矮建筑环境内风力机的安装高度应高于建筑平均高度,且应设置为分时段和分风向工作模式;而低额定风速和低切入风速是建筑环境内风力机高容量系数的有效保证,其中低额定风速的影响更大。 展开更多

关键词 风能评估 湍流 风速 风功率密度 容量系数 建筑环境

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旋转激振气流下风力机风轮振动及应力谐响分析 被引量：3

10

作者 白叶飞 赵元星 +1 位作者 汪建文 高志鹰 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第9期3557-3563,共7页

风力机叶片的断裂与运行过程中的振动密切相关。基于ANSYS谐响应分析法,对小型水平轴风力机在旋转激振气流作用下风轮振动的过程中,叶片表面的应力分布规律进行研究。结果发现:在额定工况下,叶片低阶振动的位移主要发生在挥舞方向上;各... 风力机叶片的断裂与运行过程中的振动密切相关。基于ANSYS谐响应分析法,对小型水平轴风力机在旋转激振气流作用下风轮振动的过程中,叶片表面的应力分布规律进行研究。结果发现:在额定工况下,叶片低阶振动的位移主要发生在挥舞方向上;各阶振动下应力最大的位置均出现在靠近前缘的气动中心线附近,一阶振动应力集中的区域出现在0.20D~0.58D(D为叶片长度),二阶振动时应力较大的区域出现在0.71D~0.79D,三阶振动时应力较集中的区域出现在0.79D~0.88D,但以一阶振动的应力最大;在低阶振动中,一阶振动时循环应力的往复拉压作用对叶片的影响最大,也是小型水平轴风力机叶片产生疲劳失效的主要诱因。 展开更多

关键词 风力机叶片 振动特性 谐响应分析 应力分析

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基于流固耦合偏航下风力机尾迹湍流特征的研究 被引量：1

11

作者 张立茹 牛佳佳 +3 位作者 王雪丽 焦雪文 姚慧龙 汪建文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期340-346,共7页

偏航状态下风力机叶片与流场之间相互作用会导致风力机近尾迹流场的湍流特征变化,采用双向流固耦合对不同偏航工况下水平轴风力机近尾迹流场进行数值模拟研究,获得不同偏航角下尾迹湍流特征演化规律。结果表明:随着偏航角的增大,正偏航... 偏航状态下风力机叶片与流场之间相互作用会导致风力机近尾迹流场的湍流特征变化,采用双向流固耦合对不同偏航工况下水平轴风力机近尾迹流场进行数值模拟研究,获得不同偏航角下尾迹湍流特征演化规律。结果表明:随着偏航角的增大,正偏航侧会出现“速度亏损圆环”,且此圆环的范围呈扩大趋势;偏航角的增大对叶根处速度亏损影响最大,对叶尖处速度亏损影响最小,与正偏航侧相比,负偏航侧的速度亏损值减为约1/2;随着偏航角的增大,正负偏航侧的湍流强度变化呈不对称性,正偏航侧对湍流耗散的影响程度较负偏航侧大;涡流黏度越来越小,且在偏航10°涡流黏度相对于偏航5°减小约1/2,沿着轴向叶尖涡的管状环涡结构变得不稳定,出现明显耗散,且在偏航15°之后涡结构的耗散破裂程度越来越剧烈,进而对风力机气动噪声产生较大影响。 展开更多

关键词 风力机 流固耦合 偏航 尾迹湍流特征

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基于风光气能源协同互补系统参数耦合研究 被引量：2

12

作者 王文新 张珊 +1 位作者 秦超凡 陈超希 《太阳能学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期544-551,共8页

提出3种结构不同的风能太阳能耦合天然气多能互补供热系统,结合全年太阳能测试数据及3年风能测试数据作为仿真模拟的边界条件与真实可靠的数据支撑,构建TRNSYS仿真模型。以呼和浩特市郊区典型建筑为例,对3套系统进行模拟与分析得出:集... 提出3种结构不同的风能太阳能耦合天然气多能互补供热系统,结合全年太阳能测试数据及3年风能测试数据作为仿真模拟的边界条件与真实可靠的数据支撑,构建TRNSYS仿真模型。以呼和浩特市郊区典型建筑为例,对3套系统进行模拟与分析得出:集热效率与集热面积、风力机额定功率呈一种二元Parabola函数关系,集热效率随集热面积的增大而逐渐减小;燃气壁挂炉热效率随集热面积、风力机额定功率的变化不明显;燃气消耗量与集热面积、风力机额定功率呈一种以e为底的二元指数函数关系,当系统集热面积增加到一定数值后,燃气消耗量骤减;对比3种结构系统,串联系统较并联系统更节省化石能源的使用,两串联结构相比,对于农村典型建筑,出力顺序为“燃气壁挂炉→太阳能集热器→风力机”的串联结构系统更优。 展开更多

关键词 太阳能集热器 天然气 集热器效率 多能互补 风力机额定功率

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建筑外形对建筑顶面风力机微观选址的影响

13

作者 侯亚丽 李荣阳 +2 位作者 邸建琛 汪建文 栗广浩 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期344-352,共9页

针对城市建筑环境内的风能应用问题,利用CFD方法对4种不同建筑外形的高层建筑物顶面风场湍流特征进行研究,开展建筑外形对风向变化的敏感性分析,并分析4种建筑物顶面风速、湍流强度随高度的变化规律,确定4种建筑外形的建筑顶面风力机的... 针对城市建筑环境内的风能应用问题,利用CFD方法对4种不同建筑外形的高层建筑物顶面风场湍流特征进行研究,开展建筑外形对风向变化的敏感性分析,并分析4种建筑物顶面风速、湍流强度随高度的变化规律,确定4种建筑外形的建筑顶面风力机的合理安装位置和高度,结果表明:具有圆润曲线外形的2类建筑更利于风力机的安装,风力机的安装高度可更低;建筑物的长轴和短轴越接近,顶面越有利于风力机的安装;4种建筑外形的建筑顶面安装风力机时仅考虑U/U_(0)≥1的有利安装高度Hu即可保证风力机的有效输出功率和运行安全;无盛行风向情况下,4种建筑物的中心区域更有利于风力机安装,风力机的安装高度最低,圆柱体、椭圆体、正方体及长方体建筑物顶面中心区域风力机最低安装高度分别为1.05H、1.09H、1.11H及1.14H。 展开更多

关键词 建筑物 风力机 湍流 风速 微观选址

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气动力和离心力对风力机叶片应力影响研究 被引量：7

14

作者 赵元星 汪建文 +2 位作者 张立茹 刘珍 白叶飞 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期225-232,共8页

针对自行研制的NACA4415翼型水平轴风力机,通过流固耦合的数值模拟计算方法,考虑气动力和离心力以及两者耦合作用,选取叶片最大弦长、中部弦长、气动中心线展向以及最大应力点位置,分析风力机叶片在不同工况下的应力特性分布规律。结果... 针对自行研制的NACA4415翼型水平轴风力机,通过流固耦合的数值模拟计算方法,考虑气动力和离心力以及两者耦合作用,选取叶片最大弦长、中部弦长、气动中心线展向以及最大应力点位置,分析风力机叶片在不同工况下的应力特性分布规律。结果表明:在气动力作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力小于背风面应力,且随尖速比和入流风速增大而增大,最大应力点位置随着尖速比增大沿翼展向外且靠近叶片前缘方向延伸;在离心力作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力大于背风面应力,且随尖速比增大而增大,而最大应力点均在叶根最大弦长位置(9.93 mm,10.80 mm,-126.33 mm);在耦合作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力大于背风面应力,随尖速比和入流风速增大而增大,且依次大于气动力和离心力产生的应力,而最大应力点均在叶根最大弦长位置。仿真结果对于风力机翼型的选择及优化设计具有重要的理论意义及参考价值。 展开更多

关键词 风力机 数值模拟 应力分析 气动力 离心力

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带翼型叶尖小翼对叶尖表面速度的影响 被引量：5

15

作者 杨伟 段亚范 +2 位作者 东雪青 汪建文 苏雅拉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期260-264,共5页

提出一种对叶尖小翼进行翼型化的想法,并利用高频PIV系统对不同形状的叶尖小翼进行流场测试,探究叶尖小翼形状对叶尖弦向和轴向速度的影响。研究表明:在相同工况下,带翼型S型叶尖小翼可明显提升叶尖吸力面的流速,并能有效推迟流动分离... 提出一种对叶尖小翼进行翼型化的想法,并利用高频PIV系统对不同形状的叶尖小翼进行流场测试,探究叶尖小翼形状对叶尖弦向和轴向速度的影响。研究表明:在相同工况下,带翼型S型叶尖小翼可明显提升叶尖吸力面的流速,并能有效推迟流动分离的位置;同时可有效控制叶尖涡的生成,减少能量损失;另外,带翼型S型小翼对叶尖压力面轴向速度恢复的阻碍较大,而对吸力面的阻碍较小,进而增大叶尖两侧的压力差,提高叶尖的气动性能。此外,探究带翼型S型小翼对叶片表面速度随展向位置的变化规律,发现叶尖小翼在压力面的作用随位置向叶根延伸而逐渐减弱,而在吸力面随位置向叶根推移呈先增强再减弱的趋势。 展开更多

关键词 风力机 速度 流场 气动性能 高频PIV 叶尖小翼 叶尖涡

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小型风力机新翼型叶片动态结构响应研究 被引量：4

16

作者 郭俊凯 郭志文 +3 位作者 张建伟 汪建文 赵爽 云萌 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期183-188,共6页

以小型风力机加厚翼型叶片为研究对象,建立风力机模型,然后利用ANSYS进行有限元分析,并通过试验测量,确定叶片物性参数结果进行对比分析。结果表明:数值模拟与试验结果变化趋势相同;风力机叶片的应力主要集中在叶片的叶根和中部的位置,... 以小型风力机加厚翼型叶片为研究对象,建立风力机模型,然后利用ANSYS进行有限元分析,并通过试验测量,确定叶片物性参数结果进行对比分析。结果表明:数值模拟与试验结果变化趋势相同;风力机叶片的应力主要集中在叶片的叶根和中部的位置,且根部的应力最大,叶尖应力与中部相比较小,前缘部分应力与后缘部分相比较大;模态分析误差小于6%,载荷增加会导致叶片各阶动态固有频率上升,同时其挥舞振型对应的固有频率受载荷影响较大;屈曲分析时后缘从中部到叶尖段会出现最大位移区域,需进行加固处理增加后缘的结构强度。 展开更多

关键词 风力机 动态响应 数值模拟 叶片 加厚翼型

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基于叶片弯振后风轮尾迹流动及气动噪声研究 被引量：2

17

作者 方玉财 高志鹰 +2 位作者 陈永艳 闫萌萌 汪建文 《可再生能源》 CAS 北大核心 2019年第4期588-593,共6页

基于动网格技术,通过编写UDF代码成功实现了叶片的一阶弯振及一二阶叠加弯振。数值模拟过程中,采用大涡模拟(LES)分析刚性叶片与低阶弯振后风轮近尾迹速度与涡量特征。运用FW-H方程,以风轮表面为声源面,通过选取不同测试线上的监测点分... 基于动网格技术,通过编写UDF代码成功实现了叶片的一阶弯振及一二阶叠加弯振。数值模拟过程中,采用大涡模拟(LES)分析刚性叶片与低阶弯振后风轮近尾迹速度与涡量特征。运用FW-H方程,以风轮表面为声源面,通过选取不同测试线上的监测点分析叶片不同运动状态下辐射声频谱及声压级变化。研究结果表明:施加振动后,在0.71R处出现轴向速度亏损,且在叶尖位置亏损最大;振动风轮整体噪声增大。文章通过研究模拟振动风轮的尾迹流动和噪声分析,为实际运行的风力机产生的气动噪声及声辐射传播特性提供一定参考。 展开更多

关键词 低阶弯振 FW-H方程 风轮 气动噪声

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基于Theodorsen理论的新型动态失速预测模型及其应用 被引量：1

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作者 李治国 高志鹰 +2 位作者 张雅静 张立茹 汪建文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期409-414,共6页

风力机叶片动态失速时的非定常气动特性及严重的迟滞现象使得风力机功率实测值严重偏离其静态预测值。鉴于此,基于Theodorsen理论、基尔霍夫势流理论,在忽略低阶附加质量引起的下洗气流加速度项及状态变量转换后,提出一种包括翼型附着... 风力机叶片动态失速时的非定常气动特性及严重的迟滞现象使得风力机功率实测值严重偏离其静态预测值。鉴于此,基于Theodorsen理论、基尔霍夫势流理论,在忽略低阶附加质量引起的下洗气流加速度项及状态变量转换后,提出一种包括翼型附着流和后缘动态分离流的新型动态失速模型。利用该模型分析NREL 5 MW海上风力机叶片6种翼型的非定常动态失速特性得出:通过翼型的气流在完全附着流与完全分离流之间不断转换,受附着流脱落尾诱导的动态下洗气流影响及边界层动态分离产生的压力滞后的双重作用,动态升力系数变化曲线和静态升力现象曲线偏差较大,6种翼型动态升力系数变化曲线均呈非常明显的迟滞环现象。DU40、DU35、DU30、DU25、DU21和NACA64这6种翼型动态升力系数增幅明显,分别达17.6%、60.9%、60.7%、55.1%、63.7%和40.8%。动态失速攻角极大地超过静态失速攻角,分别增大到36.53°、21.40°、20.20°、17.68°、16.97°和21.42°。6种翼型动态失速预测结果与公开实验数据结论一致,证实所提出的动态失速气动模型计算结果准确可信,具有较强通用性。 展开更多

关键词 Theodorsen理论 翼型 风力机叶片 升力系数 预测模型

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基于叶片变形偏航下风力机叶片绕流流场的研究 被引量：1

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作者 牛佳佳 张立茹 +1 位作者 焦雪文 汪建文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期301-305,共5页

针对偏航工况下风力机叶片与流场之间的相互作用而产生的变形影响叶片绕流流场问题,基于叶片变形对不同偏航工况下水平轴风力机叶片绕流流场进行双向流固耦合数值计算,分析偏航工况对风力机叶片变形和表面应力的影响,在此基础上研究不... 针对偏航工况下风力机叶片与流场之间的相互作用而产生的变形影响叶片绕流流场问题,基于叶片变形对不同偏航工况下水平轴风力机叶片绕流流场进行双向流固耦合数值计算,分析偏航工况对风力机叶片变形和表面应力的影响,在此基础上研究不同偏航工况对叶片绕流流场的影响。结果表明,不同叶片上的变形和应力呈现不均匀性,且随偏航角增大,不均匀性增大;随风速和叶尖速比增大,叶片最大变形量对应呈增大和减小的趋势;随偏航角增大,叶根最大应力集中区域逐渐减小,叶片后缘应力逐渐减小。沿叶片展向,从叶根到叶尖,轴向速度逐渐增加,叶尖增大的程度较叶根大,随偏航角增大,叶尖位置的轴向速度增大的程度降低;涡量逐渐减小,随偏航角增大,对叶尖涡量影响较中心涡量大;湍动能总体呈先减小后增大的趋势,且当偏航角为5°~25°时在相对半径0.6R(R为风轮半径)位置处为最小,偏航30°在0.7R处为最小。 展开更多

关键词 风力机 偏航 叶片变形 流固耦合 叶片绕流

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风向角变化量的Lorentz分布规律研究 被引量：1

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作者 米兆国 汪建文 +1 位作者 东雪青 郭俊凯 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期104-109,共6页

基于雷达实测风向数据,采用统计学方法,通过拟合曲线和回归分析中拟合优度的对比,证明可用Lorentz分布函数来描述风向角变化量的分布。研究结果表明:相对于用Gauss函数描述自然风角度变化量的概率密度,用Lorentz分布来描述风向角变化量... 基于雷达实测风向数据,采用统计学方法,通过拟合曲线和回归分析中拟合优度的对比,证明可用Lorentz分布函数来描述风向角变化量的分布。研究结果表明:相对于用Gauss函数描述自然风角度变化量的概率密度,用Lorentz分布来描述风向角变化量概率密度分布与Logistic分布的拟合优度基本相同,更符合风向角变化量的分布规律,并且得出风向角变化量的Lorentz概率密度函数;Lorentz分布概率密度函数中的特征角度是决定函数形状的参数,而特征角度是与采样时间间隔相对应的,进而得出特征角度与采样时间间隔的函数关系式。 展开更多

关键词 自然风 概率分布 概率密度函数 Lorentz函数 风向

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