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垂直轴风力发电机发展概述 被引量:66
1
作者 田海姣 王铁龙 王颖 《应用能源技术》 2006年第11期22-27,共6页
能源危机是我们面对的最大挑战,风力发电是具有大规模发展潜力的可再生能源,在远期有可能成为世界重要的替代能源。水平轴风力机是目前应用最广的一种风力发电机,垂直轴风力机有着优越的性能,并越来越被人们所重视。主要论述了达里厄风... 能源危机是我们面对的最大挑战,风力发电是具有大规模发展潜力的可再生能源,在远期有可能成为世界重要的替代能源。水平轴风力机是目前应用最广的一种风力发电机,垂直轴风力机有着优越的性能,并越来越被人们所重视。主要论述了达里厄风力机的优良性能及其发展。 展开更多
关键词 风能 风力发电 水平轴风力发电机 垂直轴风力发电机 达里厄型风力机
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水平轴风力发电机塔架的振动模态分析 被引量:34
2
作者 赵荣珍 吕钢 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2009年第2期33-36,共4页
根据多自由度模态分析理论,对水平轴风力发电机塔架的振动模态进行数学建模和仿真.运用次空间迭代法对模型进行数值计算,分析塔架在自由振动时的力学特性,获取塔架的固有频率和振型.结果表明,塔架的一阶固有频率高于叶片通过频率,属于... 根据多自由度模态分析理论,对水平轴风力发电机塔架的振动模态进行数学建模和仿真.运用次空间迭代法对模型进行数值计算,分析塔架在自由振动时的力学特性,获取塔架的固有频率和振型.结果表明,塔架的一阶固有频率高于叶片通过频率,属于刚性塔,不会因风轮激励而产生共振;依据振动理论,塔架振动过程的能量主要集中于一、二阶频率处,而一、二阶振型均为摆振,因此摆振是塔架的主要振动方式,是引起塔架疲劳破坏的主要原因. 展开更多
关键词 水平轴风力发电机 塔架 有限元 模态分析 振动频率
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水平轴风力机尾迹流场PIV实验研究 被引量:30
3
作者 胡丹梅 田杰 杜朝辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期200-206,共7页
在水平轴风力机模型不同尖速比条件下,利用PIV粒子图像测速技术对风轮尾迹流场进行了测量。采用锁相平均测量技术,获得了风轮尾迹流场的瞬时速度场、时均速度场、涡量场等有关定量信息,为准确计算风力机的流场、载荷和气动特性等提供了... 在水平轴风力机模型不同尖速比条件下,利用PIV粒子图像测速技术对风轮尾迹流场进行了测量。采用锁相平均测量技术,获得了风轮尾迹流场的瞬时速度场、时均速度场、涡量场等有关定量信息,为准确计算风力机的流场、载荷和气动特性等提供了依据。实验结果表明:风轮叶片尾缘后侧的尾迹中存在轴向速度亏损区。尾迹在叶片尾缘生成后,随即发生膨胀。直到风轮下游2倍弦长以后,尾迹低速区逐渐衰减,轴向速度不断增加,尾迹区同时发生收缩现象。风轮尾迹涡从叶片尾缘脱落后,在向下游发展传播过程中,尾迹涡的涡心所形成的运动轨迹是与风轮叶片旋转方向相反的螺旋线,涡量数值随着螺旋线向风轮下游的延伸而减小。由于风力机叶片数少,相邻叶片之间的尾迹基本上不存在互相干扰的现象。 展开更多
关键词 水平轴风力机 尾迹 PIV
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垂直轴风力机研究进展 被引量:29
4
作者 戴庚 徐璋 +1 位作者 皇甫凯林 钟英杰 《流体机械》 CSCD 北大核心 2010年第10期39-43,共5页
垂直轴风力机是目前风力发电事业风力机的重要研究方向。垂直轴风力机在某些关键技术方面可能能够很好的解决水平轴风力机目前所要面临的问题,如整个系统的结构稳定可靠性、风能利用率较高和环保效果好等方面,因此吸引了大量研究者的关... 垂直轴风力机是目前风力发电事业风力机的重要研究方向。垂直轴风力机在某些关键技术方面可能能够很好的解决水平轴风力机目前所要面临的问题,如整个系统的结构稳定可靠性、风能利用率较高和环保效果好等方面,因此吸引了大量研究者的关注。主要是从与目前技术成熟且使用最广的水平轴风力机进行对比的角度,分析介绍了垂直轴风力发电机的优缺点。从目前对垂直轴风力机的主要研究方面来论述发展垂直轴风力机需要解决的问题,认为对垂直轴风力机的空气动力学性能研究将是目前垂直风力机研究的主要方向。展望了发展垂直轴风力机在未来风力发电事业中的广阔前景。 展开更多
关键词 风力发电 水平轴风力发电机 垂直轴风力发电机 空气动力学性能
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风剪切和动态来流对水平轴风力机尾迹和气动性能的影响 被引量:32
5
作者 周文平 唐胜利 吕红 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第14期122-127,共6页
对风剪切和动态来流情况下NREL Phase VI风力机尾迹结构和气动性能进行计算。计算方法采用基于Weissinger-L升力面模型和时间推进自由尾迹模型的涡尾迹方法。应用所建立的方法对轴流工况时风力机的气动性能进行计算,并与实验数据进行比... 对风剪切和动态来流情况下NREL Phase VI风力机尾迹结构和气动性能进行计算。计算方法采用基于Weissinger-L升力面模型和时间推进自由尾迹模型的涡尾迹方法。应用所建立的方法对轴流工况时风力机的气动性能进行计算,并与实验数据进行比较,验证了模型的有效性。之后对不同来流风,包括稳态风剪切、极端垂直风切变和极端运行阵风时风力机的尾迹结构和气动性能进行计算。结果表明,风剪切使得叶片在旋转周期内经历变化的风速,导致尾迹结构不对称,叶片载荷随时间周期性波动;非稳态来流时,尾迹结构非对称性更明显,载荷波动更大,风力机疲劳载荷增加。计算结果能够为风力机优化设计提供支持。 展开更多
关键词 水平轴风力机 自由尾迹 动态来流 气动性能
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Gurney襟翼对水平轴风力机性能影响的实验研究 被引量:27
6
作者 申振华 于国亮 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期196-199,共4页
在小型低速风洞中对装有NACA4424翼型叶片的水平轴风力机及在其尾缘加装Gurney襟翼的风力机进行了一系列性能对比实验。Gurney襟翼的高度分别为2%b和4%b(b为翼型弦长),叶片安装角在6°~14°范围内,实验风速为6~15m/s... 在小型低速风洞中对装有NACA4424翼型叶片的水平轴风力机及在其尾缘加装Gurney襟翼的风力机进行了一系列性能对比实验。Gurney襟翼的高度分别为2%b和4%b(b为翼型弦长),叶片安装角在6°~14°范围内,实验风速为6~15m/s。实验结果表明,Gurney襟翼对水平轴风力机性能有显著影响,特别是在大安装角(即大攻角和大升力)下;在小安装角(即小攻角和小升力)时,Gurney襟翼使风力机性能降低。同时,装2%b襟翼的风力机性能要高于装4%b襟翼的风力机;在12°安装角时,前者提高风力机功率最少有39%,而后者也可提高风力机功率在34%以上。对于风力机最常用的叶型FFA-W3-211加装2%b的Gurney襟翼后的风洞对比实验同样证明了上述结论。 展开更多
关键词 水平轴风力机 风能利用系数 GURNEY襟翼 升力
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风力发电机耦合转子/机舱/塔架的气弹响应 被引量:16
7
作者 王介龙 陈彦 薛克宗 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期211-215,共5页
发展了一种理论方法的计算程序 ,研究耦合转子 /机舱 /塔架系统气弹响应问题。利用以 Hamilton原理为基础的有限元法 ,应用 5节点 18自由度和 2节点 12自由度的梁单元模型分别离散桨叶和塔架。机舱简化为刚体 ,具有刚体一般运动。风模型... 发展了一种理论方法的计算程序 ,研究耦合转子 /机舱 /塔架系统气弹响应问题。利用以 Hamilton原理为基础的有限元法 ,应用 5节点 18自由度和 2节点 12自由度的梁单元模型分别离散桨叶和塔架。机舱简化为刚体 ,具有刚体一般运动。风模型为 2维拟定常风。采用子空间迭代法求解桨叶、机舱和塔架动力学方程。其中 ,桨叶非线性动力学方程具有周期时变系数 ,求解采用拟线性法。计算结果表明 :工作转速下风机能够安全、稳定运转。转子转速远远高于工作转速时 。 展开更多
关键词 风力发电机 气弹响应 HAMILTON原理 子空间迭代法 拟线性法 耦合转子/机舱/塔架系统 动力学方程 共振失稳
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水平轴风力机尾迹流场试验 被引量:21
8
作者 胡丹梅 欧阳华 杜朝辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期606-612,共7页
在水平轴风力机模型不同尖速比条件下,利用旋转单斜丝热线在风轮下游进行尾迹流场速度测量。采用周期性采样和锁相平均技术热线测量技术,获得了风轮下游尾迹三维流场的定量信息,为准确计算风力机的流场、载荷和气动特性等提供了依据。... 在水平轴风力机模型不同尖速比条件下,利用旋转单斜丝热线在风轮下游进行尾迹流场速度测量。采用周期性采样和锁相平均技术热线测量技术,获得了风轮下游尾迹三维流场的定量信息,为准确计算风力机的流场、载荷和气动特性等提供了依据。试验结果表明:风轮下游尾迹区内气流存在明显的三维性。尾迹在向风轮下游的发展传播过程中,尾迹中心形成的运动轨迹是与风轮叶片旋转方向相反的螺旋线。尾迹区内的速度亏损随风轮下游轴向位置的增加而减弱,在气流向下游流动的过程中尾迹速度亏损值逐渐衰减,尾迹区的宽度不断扩大,并逐渐与主流掺混融合。尾迹区内相同轴向位置上不同叶高处的速度型相似。在叶片的尾迹区内,流动的紊流强度大大高于周围的非尾迹区,其中紊流强度径向、切向分量较大,轴向分量最小,尾迹区内的紊流具有高度不均匀性。 展开更多
关键词 水平轴风力机 尾迹流场 热线测量
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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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风力机结冰问题研究综述 被引量:18
10
作者 东乔天 金哲岩 杨志刚 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第10期269-272,共4页
在自然界中,风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。据估算,全世界的风能总量为200亿千瓦,大约是世界总能耗的3倍。寒冷季节时在风力机上产生的结冰会大大降低叶片的气动特性,并严重影响风力机运行的效率和安全性。首先对风力机结... 在自然界中,风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。据估算,全世界的风能总量为200亿千瓦,大约是世界总能耗的3倍。寒冷季节时在风力机上产生的结冰会大大降低叶片的气动特性,并严重影响风力机运行的效率和安全性。首先对风力机结冰机理及其结冰形式进行阐述,然后对现有的风力机结冰研究进行了分类总结,并归纳了现有的有效防冰除冰系统以及结冰检测方法。指出结合结冰的微物理过程,设计出高效率、高可靠性的防冰除冰设备是全世界风电研究工作者面临的艰巨任务。 展开更多
关键词 水平轴风力机 结冰 防冰除冰系统 结冰检测
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风力发电发展简史及各类型风力机比较概述 被引量:9
11
作者 马晓爽 高日 陈慧 《应用能源技术》 2007年第9期24-27,共4页
当今对风能的利用,主要是用来发电,通过对风能发电历史的回顾和对水平轴和垂直轴风力发电机的比较,使人们对垂直轴风力发电机有了更加广泛的认识。
关键词 水平轴风力机 直轴风力机 风能发电 达里厄型风力机 风能
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水平轴风力机静态失速特性 被引量:10
12
作者 胡丹梅 杜朝辉 朱春建 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期217-222,共6页
采用叶片表面边界层理论分析,三维旋转流场的数值模拟以及实验风力机模型的流动测量方法对水平轴风力机的静态失速特性进行了较为系统的研究。研究表明,旋转速度使得实际三维旋转风轮翼型表面的静压分布与二维非旋转条件下翼型表面静压... 采用叶片表面边界层理论分析,三维旋转流场的数值模拟以及实验风力机模型的流动测量方法对水平轴风力机的静态失速特性进行了较为系统的研究。研究表明,旋转速度使得实际三维旋转风轮翼型表面的静压分布与二维非旋转条件下翼型表面静压分布产生较大差别,这是造成静态失速的原因之一。 展开更多
关键词 水平轴风力机 边界层理论 数值模拟 静态失速
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大型水平轴风力发电机桨叶稳定性研究 被引量:7
13
作者 王介龙 陈彦 薛克宗 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期83-86,共4页
大型水平轴风力发电机桨叶为流-刚-柔耦合的周期时变多体系统。本文暂未考虑风载荷,分析了重力载荷和桨叶预锥角、转速等因素的变化对稳定性的影响。力学建模中,考虑了桨叶挥舞、摆振、扭转和轴向运动以及根部铰的挥舞、摆振和变矩等刚... 大型水平轴风力发电机桨叶为流-刚-柔耦合的周期时变多体系统。本文暂未考虑风载荷,分析了重力载荷和桨叶预锥角、转速等因素的变化对稳定性的影响。力学建模中,考虑了桨叶挥舞、摆振、扭转和轴向运动以及根部铰的挥舞、摆振和变矩等刚体运动。利用有限元法形成5节点18自由度的刚-柔混合梁单元模型,应用Hamilton原理建立桨叶动力学方程,求得对应的摄动方程,采用Newmark隐式积分方法求解。根据Floquet理论判断运动稳定性,计算了相关转换矩阵的特征值。结果表明预锥角对桨叶运动稳定性影响不容忽视。在通常的工况下,桨叶能够稳定地运转。 展开更多
关键词 风力发电机 桨叶 稳定性 HAMILTON原理 FLOQUET理论 有限元 预锥角
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基于改进叶素动量理论的水平轴风电机组气动性能计算 被引量:15
14
作者 曾庆川 刘浩 +2 位作者 LIM Che Wah 罗维奇 杨云胜 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第23期129-134,共6页
综合考虑到风剪切、塔影效应、三维旋转效应的影响,本文对传统的叶素动量理论(blade element momentum,BEM)进行改进,建立风电机组气动性能计算模型,基于该模型编制计算程序,以商用1.5 MW风电机组为计算实例,计算出其在不同的风速、转... 综合考虑到风剪切、塔影效应、三维旋转效应的影响,本文对传统的叶素动量理论(blade element momentum,BEM)进行改进,建立风电机组气动性能计算模型,基于该模型编制计算程序,以商用1.5 MW风电机组为计算实例,计算出其在不同的风速、转速和桨距角配置下的轴向和切向气动荷载分布,以及推力、功率和风能利用系数,与传统BEM模型及风电设计分析软件FOCUS5计算值对比,验证了该模型的正确性和优越性。 展开更多
关键词 叶素动量理论 水平轴风电机组 气动性能
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大型水平轴风力机新型叶片结构设计思想和研究进展 被引量:14
15
作者 杨阳 曾攀 雷丽萍 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期1-7,共7页
该文首先阐释了在风力机大型化发展过程中叶片结构设计的主要问题在于大型叶片对综合结构性能的高要求与轻量化、气动性能之间的矛盾,传统悬臂梁结构叶片的承载特性限制了叶片进一步大型化发展的空间,新型叶片结构的设计开发是解决这一... 该文首先阐释了在风力机大型化发展过程中叶片结构设计的主要问题在于大型叶片对综合结构性能的高要求与轻量化、气动性能之间的矛盾,传统悬臂梁结构叶片的承载特性限制了叶片进一步大型化发展的空间,新型叶片结构的设计开发是解决这一问题的有效手段。新型叶片结构的设计思想按其着眼点主要包括仿生柔性设计思想、分段设计思想和局部附加结构的设计思想等。在此基础上,该文综述了近年来新型叶片结构的研究进展,为大型叶片结构设计提供了参考。 展开更多
关键词 水平轴风力机 叶片结构 分段叶片 柔性叶片 多叶素叶片
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风能利用中的空气动力学研究进展Ⅰ:风力机气动特性 被引量:11
16
作者 王同光 田琳琳 +2 位作者 钟伟 王珑 朱呈勇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期1-21,共21页
随着世界各国纲领性行业政策的积极制定,风电行业将继续高速发展。风电机组大型化(达到多兆瓦级甚至十兆瓦级)、海洋化(从陆地扩展至海上)、智能化(辅以智能化结构、材料和控制策略)、数字化(精准预测和实时感知调控)是风电发展的大趋... 随着世界各国纲领性行业政策的积极制定,风电行业将继续高速发展。风电机组大型化(达到多兆瓦级甚至十兆瓦级)、海洋化(从陆地扩展至海上)、智能化(辅以智能化结构、材料和控制策略)、数字化(精准预测和实时感知调控)是风电发展的大趋势。空气动力学研究作为风力机技术研发的首要任务,由此将面临一系列新的问题和挑战。本文以水平轴风力机为研究对象,就其风能利用中的空气动力学问题进行探讨,本篇为第一部分“风力机气动特性”。首先分析其空气动力学问题的复杂性及原因;然后,针对风力机专用翼型的气动特性、风力机气动特性、现代化风力机设计(特别是海上风电技术、台风问题、大叶片气弹问题)与流动控制等关键空气动力学问题,从理论分析、数值计算、风洞实验和外场测量等多种研究手段与技术着手,对其研究现状及取得的关键进展进行综述和讨论;最后对今后的研究方向进行分析与展望,为大尺寸风力机叶片设计提供参考。 展开更多
关键词 风能 水平轴风力机 风力机翼型 空气动力学 风力机设计 研究进展
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增大叶片弯度提高风力机性能的实验研究 被引量:13
17
作者 申振华 于国亮 +1 位作者 申鸿烨 朱文祥 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期830-833,共4页
将目前广泛使用的风力机桨叶翼型FFA-W3-211进行了"涡轮化"修改,显著增加了其弯度;并在小型低速风洞中对风力机模型进行了一系列对比吹风实验,风速范围8-15m/s,安装角6°-14°;实验结果表明,安装改型翼型的桨叶后,在... 将目前广泛使用的风力机桨叶翼型FFA-W3-211进行了"涡轮化"修改,显著增加了其弯度;并在小型低速风洞中对风力机模型进行了一系列对比吹风实验,风速范围8-15m/s,安装角6°-14°;实验结果表明,安装改型翼型的桨叶后,在各种条件下风力机的风能利用系数均大大提高。 展开更多
关键词 水平轴风力机 风能利用系数 FFA-W3—211 翼型弯度
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水平轴风力机叶尖涡流动的PIV测试 被引量:13
18
作者 高志鹰 汪建文 +3 位作者 东雪青 韩晓亮 白杨 由志刚 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期414-418,共5页
在风洞开口实验段,针对不同尖速比应用PIV技术对风轮附近1/3圆周内的瞬时速度场进行测试。随着尖速比的增加,叶尖涡运动的径向位移增大,涡流诱导效应区域半径扩大,使整体尾迹半径增大;同时,尖速比增加使尾迹轴向速度亏损增大,叶尖涡运... 在风洞开口实验段,针对不同尖速比应用PIV技术对风轮附近1/3圆周内的瞬时速度场进行测试。随着尖速比的增加,叶尖涡运动的径向位移增大,涡流诱导效应区域半径扩大,使整体尾迹半径增大;同时,尖速比增加使尾迹轴向速度亏损增大,叶尖涡运动的轴向位移减小。叶尖涡诱导效应与风轮旋转的相互作用使风轮附近形成强速度梯度区域,诱导效应延伸到风轮上游,激励叶片产生不同的振动形态,使叶片上脱落的叶尖涡结构在尾迹中出现波动,越向下游运动波动越强烈。通过叶尖涡核位置平均发现,在10°~120°方位角尾迹区域内,涡核运动轨迹与方位面交点的连线近似为直线,且该线的斜率随着尖速比的增加而增大。 展开更多
关键词 水平轴风力机 尾迹 叶尖涡 涡量
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大型风力机风雨荷载特性数值研究 被引量:13
19
作者 董辉 高乾丰 +2 位作者 邓宗伟 朱志祥 彭文春 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第15期17-22,共6页
为研究风雨共同作用下风力机风雨荷载的大小及分布规律,基于FLUENT软件对2 MW水平轴风力机在额定工况下遭受50 mm/h暴雨时的风场和风驱雨进行了分析。结果表明:风力机近壁面大量雨滴随风朝两侧分离,仅部分雨滴打击到风力机迎风面,尾流... 为研究风雨共同作用下风力机风雨荷载的大小及分布规律,基于FLUENT软件对2 MW水平轴风力机在额定工况下遭受50 mm/h暴雨时的风场和风驱雨进行了分析。结果表明:风力机近壁面大量雨滴随风朝两侧分离,仅部分雨滴打击到风力机迎风面,尾流区少量雨滴出现回流并撞击到风力机背风面,冲击到风力机表面的雨滴直径99%在2.5 mm以下;气流流经风力机时流场突然发生改变,雨滴速度的调整相对于风速变化存在"滞后",撞击风力机时雨滴水平末速度不再等于水平风速;风力机在暴雨天气运行时,风轮和机舱的雨荷载可以忽略,但雨滴对塔筒的冲击作用占到塔筒风荷载的12%以上,不可小视。 展开更多
关键词 风雨荷载 水平轴风力机 CFD模拟 离散相模拟 风驱雨
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水平轴风力机的叶片设计与基于CFD的流场分析 被引量:12
20
作者 杨承志 柳慧春 周云龙 《东北电力大学学报》 2010年第1期21-26,共6页
选用NACA44系列翼型,基于经典的Glauert旋涡理论进行风轮模型设计。在FLUENT软件中采用不可压N-S方程和k-ωSST两方程湍流模型对该风力机进行三维旋转流场的数值模拟,得到流场的流动细节与流动特性,从而对风力机流场进行分析。探索性地... 选用NACA44系列翼型,基于经典的Glauert旋涡理论进行风轮模型设计。在FLUENT软件中采用不可压N-S方程和k-ωSST两方程湍流模型对该风力机进行三维旋转流场的数值模拟,得到流场的流动细节与流动特性,从而对风力机流场进行分析。探索性地研究了三维旋转流场物性参数的分布特征以及叶片周围流场的分布规律。 展开更多
关键词 水平轴风力机 几何建模 数值模拟 流场分析
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