基于重叠网格的C11集装箱船自由衰减横摇模拟 被引量：9

1

作者 马山 葛文澎 +1 位作者 段文洋 刘怀西 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期34-39,共6页

为研究C11型集装箱船的大幅横摇阻尼,基于STAR-CCM+软件平台,使用重叠网格技术和流体体积函数(VOF)方法,通过求解纳维-斯托克斯方程,对该船零航速和有航速下自由衰减横摇运动进行数值模拟.数值模拟结果表明:湍流模型、运动方程约束自由... 为研究C11型集装箱船的大幅横摇阻尼,基于STAR-CCM+软件平台,使用重叠网格技术和流体体积函数(VOF)方法,通过求解纳维-斯托克斯方程,对该船零航速和有航速下自由衰减横摇运动进行数值模拟.数值模拟结果表明:湍流模型、运动方程约束自由度设置情况、初始横摇角释放时间等对横摇结果影响较大;使用k-epsilon湍流模型、放开6自由度、待流场稳定后释放船模所得的计算结果与试验值符合较好. 展开更多

关键词 C11型集装箱船 自由衰减横摇分析 重叠网格技术 黏流计算 数值模拟

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基于VMD-LSTM的超短期风向多步预测 被引量：5

2

作者 李秀昊 刘怀西 +3 位作者 张智勇 张敏 吴迪 苗得胜 《南方能源建设》 2023年第1期29-38,共10页

[目的]为准确预测未来4 h风向,提出一种基于VMD-LSTM(Variational Mode Decomposition-Long Short-Term Memory)的超短期风向多步预测方法。[方法]采集明阳智能某风电场3个风电机组的风向序列,对其进行预处理及时序分析;基于自相关函数(... [目的]为准确预测未来4 h风向,提出一种基于VMD-LSTM(Variational Mode Decomposition-Long Short-Term Memory)的超短期风向多步预测方法。[方法]采集明阳智能某风电场3个风电机组的风向序列,对其进行预处理及时序分析;基于自相关函数(Autocorrelation Function,ACF)计算风向不同时期的相关性,以选取风向序列的特征长度;采用变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)将风向序列分解为相对稳定的模态信号,通过最小样本熵确定分解的子模态数,并对分解后的模态信号分别建立预测模型,进行超短期风向24步预测;重构风向序列,叠加各分量预测结果。[结果]结果表明,VMD-LSTM在4个季度的24步风向预测的绝对平均误差(Mean Absolute Error,MAE)、均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)、平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)分别为8.430°、16.870°、9.155,且在每个季度不同时间尺度的各个误差评价指标均优于其他常见的数据建模方法。[结论]所提算法可满足风电场的实际生产中优化控制偏航角的要求。 展开更多

关键词 风向 多步预测 变分模态分解 样本熵 长短期记忆

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考虑混搭风电机组的海上风电场集电线路拓扑动态优化方法 被引量：3

3

作者 罗正亮 刘怀西 +1 位作者 张敏 苗得胜 《分布式能源》 2023年第4期63-72,共10页

随着海上风电朝着深远海、大型化的方向发展,市场上风电机组的迭代速度加快,而海上风电场整体开发周期长,与风电机组的机型研发速度不相匹配,故在海上风电场的开发过程中可能会将不同型号的风电机组进行组合布机;但要如何在不同机型的... 随着海上风电朝着深远海、大型化的方向发展,市场上风电机组的迭代速度加快,而海上风电场整体开发周期长,与风电机组的机型研发速度不相匹配,故在海上风电场的开发过程中可能会将不同型号的风电机组进行组合布机;但要如何在不同机型的搭配方式中,从经济性与可靠性的角度选择出最佳的拓扑结构进行连接,是混搭风电机组拓扑结构优化的主要难点之一。因此,构建考虑混搭风电机组的海上风电场集电线路拓扑结构动态优化方法,以改进K-means算法和改进Prim算法完成海上风电场的回路划分、路径设计;采用动态交叉优化策略完成拓扑中海缆交叉的处理,权衡每个拓扑方案的经济性与可靠性成本,进行最佳拓扑结构输出;最后通过不同混搭风电机组场景下的拓扑优化结果,验证该方法的有效性。 展开更多

关键词 海上风电场 集电线路 拓扑优化 可靠性成本 动态交叉优化 混搭风电机组

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大型海上风电场风机排布优化策略研究 被引量：6

4

作者 李岩 吴迪 +2 位作者 洪畅 刘怀西 葛文澎 《太阳能》 2020年第2期67-74,共8页

为提升大型海上风电场的经济效益,得到合理的风机排布方案,提出了一种规则型排布优化策略,该策略通过对风电场内风机布局参数进行遍历取值,对各方案分别进行发电量计算,从而找出发电量最大的方案;同时,还提出了随机型迭代优化策略,该策... 为提升大型海上风电场的经济效益,得到合理的风机排布方案,提出了一种规则型排布优化策略,该策略通过对风电场内风机布局参数进行遍历取值,对各方案分别进行发电量计算,从而找出发电量最大的方案;同时,还提出了随机型迭代优化策略,该策略以最优规则型方案作为初始方案,通过不断调整尾流较大风机的位置,从而提升整个风电场的发电量。2种风机机位优化策略均采用Python语言实现,通过实际风电场监测数据的分析对比,验证了Jensen尾流模型可较准确预测海上风电场风机尾流损失,最后通过对Horns Rev2海上风电场算例进行风机机位优化分析,得出了在最优规则型排布方案中各排风机的连线均大致与主风向垂直,且随机型排布方案的年发电量可在规则型排布方案基础上平均提升约1.35%的结论。 展开更多

关键词 风能 海上风电场 机位优化 尾流效应 规则排布 随机排布

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基于工程尾流模型的风电场发电量评估

5

作者 王亚娥 刘怀西 +1 位作者 苗得胜 吴迪 《太阳能》 2024年第9期66-75,共10页

基于WAsP-Park1、WAsP-Park2、Park-Gauss和Bastankhah这4种工程尾流模型,对比了风电场中单一风向下风电机组的风速差异,并分析了工程尾流模型、尾流衰减因子、尾流速度亏损叠加方法、邻近风电场等因素对风电场发电量计算结果的影响。... 基于WAsP-Park1、WAsP-Park2、Park-Gauss和Bastankhah这4种工程尾流模型,对比了风电场中单一风向下风电机组的风速差异,并分析了工程尾流模型、尾流衰减因子、尾流速度亏损叠加方法、邻近风电场等因素对风电场发电量计算结果的影响。研究结果表明:1)同一风电场中,单一风向下,Park-Gauss模型计算得到的风电机组尾流速度亏损最大,WAsP-Park2模型的次之,WAsP-Park1模型的较小,Bastankhah模型的最小。2)不考虑邻近风电场的影响时,WAsP-Park1模型和WAsP-Park2模型计算得到的目标风电场的尾流损失基本一致;但考虑邻近风电场的影响时,WAsP-Park2模型的计算结果比WAsP-Park1模型的计算结果增大约3%~5%。同一工况下,与WAsP-Park1模型的计算结果相比,Park-Gauss模型的计算结果约为其1.5倍,Bastankhah模型的计算结果约为其0.4倍。3)对任意工程尾流模型而言,同一工况下,尾流衰减因子越小,目标风电场的尾流损失越大;尾流衰减因子每减小0.01,计算得到的目标风电场尾流损失的增幅基本在10%以上。4)当考虑邻近风电场的影响时,对于目标风电场的尾流损失而言,直接求和法的计算结果最大,平方和开根号法的次之,最大值法的最小。因此,对风电场进行发电量评估时,要综合考虑邻近风电场、尾流衰减因子及尾流速度亏损叠加方法的影响。 展开更多

关键词 风电场 工程尾流模型 尾流衰减因子 尾流速度亏损 尾流损失 发电量

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海上风机单桩基础稳流冲刷数值模拟 被引量：1

6

作者 夏冰 苗得胜 +2 位作者 张敏 刘怀西 葛文澎 《南方能源建设》 2023年第1期81-87,共7页

[目的]桩基础冲刷是海上风电场建设及维护期间面临的重要技术问题,浪、流等环境载荷作用下形成的冲刷坑会降低桩土结构的稳定性,对风机结构安全造成不可忽视的影响。[方法]采用CFD技术结合泥沙输运模型,针对稳流条件下,砂质海床上圆柱... [目的]桩基础冲刷是海上风电场建设及维护期间面临的重要技术问题,浪、流等环境载荷作用下形成的冲刷坑会降低桩土结构的稳定性,对风机结构安全造成不可忽视的影响。[方法]采用CFD技术结合泥沙输运模型,针对稳流条件下,砂质海床上圆柱形单桩基础的冲刷问题进行数值模拟研究,通过对流动——冲刷非线性耦合问题的求解,观察了桩基础周围冲刷坑的发展过程,得到了冲刷坑深度的时变曲线。[结果]计算结果表明,冲刷坑深度在冲刷开始阶段迅速增加,随后冲刷速度逐渐变慢;在16 min的计算时间内,冲刷深度达到0.81倍桩径。[结论]根据冲刷深度的变化情况,认为对于处于砂质海床区域内的风电场,应当在基础施工期间考虑冲刷防护,通过增加防护结构等方法避免冲刷坑的出现和扩展。 展开更多

关键词 海上风电场 基础冲刷 数值模拟 非线性耦合 冲刷深度

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尾流算法与风向变化对海上风机排布影响研究 被引量：4

7

作者 吴迪 刘怀西 苗得胜 《南方能源建设》 2019年第2期54-58,共5页

[目的]为了获得海上风场的最优机位排布方案,提升海上项目在全生命周期内的经济收益,必须对影响发电量的关键因素做详细分析。[方法]结合海上风场工程项目的实际案例,基于自主开发的海上机位自动优化算法,分别应用Jensen和Larsen两种单... [目的]为了获得海上风场的最优机位排布方案,提升海上项目在全生命周期内的经济收益,必须对影响发电量的关键因素做详细分析。[方法]结合海上风场工程项目的实际案例,基于自主开发的海上机位自动优化算法,分别应用Jensen和Larsen两种单机组尾流模型的技术理论,对比了多机组间三种不同的尾流组合叠加方式,并考虑了风向年际变化对现有机组排布的影响,给出了对应的最优机位排布方案。[结果]计算结果显示:海上风向的年际变化是影响机位排布的关键因素,使用不同尾流模型对机位排布的影响较小,多机组间尾流叠加方式对机位排布没有影响。[结论]研究成果为工程项目中最优机位排布的选择提供了关键依据,避免了风场25年全生命周期内上亿元的经济损失。 展开更多

关键词 海上风场 最优机位排布 风向年际变化 尾流模型 尾流叠加方式

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基于分治策略的海上风电场集电系统拓扑优化设计

8

作者 刘怀西 吴迪 苗得胜 《电工技术》 2023年第10期65-68,72,共5页

为了解决海上风电场集电系统拓扑设计中,传统采用聚类算法面临的回路负载差异大、算法不稳定以及各类改进最小生成树算法面临的搜索效率较低的问题,提出一种基于分治策略的拓扑优化方法。首先,根据风力机位置分布将整场划分为多个子区域... 为了解决海上风电场集电系统拓扑设计中,传统采用聚类算法面临的回路负载差异大、算法不稳定以及各类改进最小生成树算法面临的搜索效率较低的问题,提出一种基于分治策略的拓扑优化方法。首先,根据风力机位置分布将整场划分为多个子区域,各子区域的容量满足负载平衡条件;然后,通过最小生成树算法,对子区域进行拓扑优化;最后,采用遍历手段对上述过程进行搜索,生成拓扑方案库,根据总成本最低获取最佳方案。对某海上风电场项目进行拓扑优化设计,验证了方法的有效性、普适性和实用性。 展开更多

关键词 海上风电场 集电系统 分治策略 拓扑优化

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风资源年际变化对海上风电场发电量的影响

9

作者 刘怀西 曾冠毓 吴迪 《上海节能》 2023年第12期1918-1923,共6页

为了探究不同年份风资源变化对海上风电场发电量的影响,为开发商提供经济效益评估和风险参考,基于再分析数据分析了近20年的风资源变化规律,采用三个不同风资源的样本对同一场址进行最优排布,基于Park尾流模型,计算不同风速、风向条件... 为了探究不同年份风资源变化对海上风电场发电量的影响,为开发商提供经济效益评估和风险参考,基于再分析数据分析了近20年的风资源变化规律,采用三个不同风资源的样本对同一场址进行最优排布,基于Park尾流模型,计算不同风速、风向条件下的风电场发电量。结果表明,年平均风速越大,等效满发小时数波动越小,且风速变化对发电量的影响大于风向的变化,故海上风电场设计和运行阶段应充分考虑风资源的年际变化,特别是风速的变化。 展开更多

关键词 风资源 年际变化 海上风电 发电量

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“竞价”背景下福建省海上风电项目经济性分析 被引量：4

10

作者 李岩 吴迪 +2 位作者 曾冠毓 葛文澎 刘怀西 《能源研究与利用》 2019年第6期17-19,共3页

为分析竞价上网背景下我国福建省海上风电项目的经济性,以福建省某海上风场为研究对象,研究上网电价和风场发电量等因素对风电项目整体经济收益的影响。在分析过程中采用控制单一变量法,得出算例风场内部收益率与净现值随各变量变化的... 为分析竞价上网背景下我国福建省海上风电项目的经济性,以福建省某海上风场为研究对象,研究上网电价和风场发电量等因素对风电项目整体经济收益的影响。在分析过程中采用控制单一变量法,得出算例风场内部收益率与净现值随各变量变化的趋势。通过数据分析得出上网电价和风场发电量是影响风场经济性的主要因素;贷款利率和建设周期为影响风场经济性的次要因素;随着风场运营期的增加,项目内部收益率仅有微幅提升等结论。 展开更多

关键词 海上风电场 经济性分析 内部收益率 净现值

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PIV技术在某驳船模型强迫横摇水动力测试中的应用 被引量：2

11

作者 王晓强 刘怀西 +1 位作者 马山 郭春雨 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第2期49-56,共8页

[目的]为研究船舶横摇过程中粘流场细节以提高横摇阻尼数值模拟精度,[方法]开展了粒子图像测速(PIV)技术在静水强迫横摇水动力测试中的应用研究。首先,采用自制的强迫横摇装置在水池中开展某驳船在不同摇幅和振荡周期下船舶横摇水动力... [目的]为研究船舶横摇过程中粘流场细节以提高横摇阻尼数值模拟精度,[方法]开展了粒子图像测速(PIV)技术在静水强迫横摇水动力测试中的应用研究。首先,采用自制的强迫横摇装置在水池中开展某驳船在不同摇幅和振荡周期下船舶横摇水动力与舭部流场的同步测试。观测舭部粘流场在船体振荡过程中的变化规律,研究横摇阻尼系数随摇幅和周期的变化规律。然后,将模型试验测试结果与计算流体动力学(CFD)软件模拟结果进行对比。[结果]结果表明,CFD预报船舶横摇整体阻尼系数精度较好,但预报的局部流场细节与模型试验测试结果间存在一定的差异,[结论]需在模型试验技术和CFD预报技术上开展进一步研究。 展开更多

关键词 粒子图像测速 CFD 横摇运动 横摇阻尼系数 流场测量

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海上风电场阵列式自动机位排布方法 被引量：2

12

作者 刘怀西 吴迪 苗得胜 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2019年第S1期423-426,444,共5页

海上风电场的机位布局影响风电场的发电量和经济效益。针对海上风电场布机问题,提出一种获取阵列式机位布局的自动化寻优算法。根据阵列式布局的特点,提取控制参量并遍历得到排布方案库,计算发电量,从而筛选出最佳的机位排布方案。采用... 海上风电场的机位布局影响风电场的发电量和经济效益。针对海上风电场布机问题,提出一种获取阵列式机位布局的自动化寻优算法。根据阵列式布局的特点,提取控制参量并遍历得到排布方案库,计算发电量,从而筛选出最佳的机位排布方案。采用该算法对实际海上风电场项目进行布机优化,结果验证了该算法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 海上风电场 机位排布 优化算法 尾流效应

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基于CFD的复杂地形风电机组机位微地形风资源数值模拟研究 被引量：2

13

作者 葛文澎 吴迪 +2 位作者 苗得胜 刘怀西 李岩 《南方能源建设》 2020年第1期59-64,共6页

[目的]在复杂地形进行风电机组建设时,机位点周围易形成高边坡地形,改变了风资源分布特征,影响机组发电量和安全性能,文章旨在研究高边坡地形的影响因素和预防其对机组的危害。[方法]基于STAR-CCM+软件平台对实际风电场机组高边坡地形... [目的]在复杂地形进行风电机组建设时,机位点周围易形成高边坡地形,改变了风资源分布特征,影响机组发电量和安全性能,文章旨在研究高边坡地形的影响因素和预防其对机组的危害。[方法]基于STAR-CCM+软件平台对实际风电场机组高边坡地形进行了数值模拟,分析了立机位置选择、坡度、开挖深度等因素对机位处风资源参数的影响。[结果]结果表明:高边坡改变了原地形风的加速效应,产生大幅度的流体分离。当高边坡位于机组上风向时,机组下叶尖易产生较大的风切变,湍流强度超标,而高边坡在机组下风向时,机位处风资源参数则正常;高边坡的坡度大小对坡前立机风参数无显著影响;当下叶尖高度低于边坡高度时,机组位置下叶尖风速很小,切变值易超标。[结论]分析结果可为高边坡地形机组施工平台设计和塔筒高度选择提供参考。 展开更多

关键词 复杂地形 风电机组 高边坡 CFD方法

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