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太阳能热气流发电系统中涡轮机的研究 被引量:5
1
作者 陈义胜 杨靖辉 +2 位作者 魏毅力 杨燕 崔世君 《节能》 2010年第2期39-42,共4页
涡轮机对提高整个太阳能电站的效率有着极为重要的作用。针对不同叶片数的涡轮进行研究,利用风速和拟定台数计算出涡轮尺寸,以功率系数作为验证标准。选出每种叶片数对应的最佳工况,再综合比较不同工况之间的优劣,从而选出对应于太阳能... 涡轮机对提高整个太阳能电站的效率有着极为重要的作用。针对不同叶片数的涡轮进行研究,利用风速和拟定台数计算出涡轮尺寸,以功率系数作为验证标准。选出每种叶片数对应的最佳工况,再综合比较不同工况之间的优劣,从而选出对应于太阳能塔囱电站最实用的涡轮机。提出一套计算太阳能涡轮的计算方法,解决太阳能电站中涡轮机的设计问题。对不同叶尖速比涡轮机进行比较,以提高这种太阳能电站的整体效率,使其具有更高的优越性,从而加速太阳能电站的推广和使用。 展开更多
关键词 太阳能 涡轮机 叶片 叶尖速比
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自适应变步长最大风能捕获算法 被引量:5
2
作者 李树江 蔡海锋 +1 位作者 邓金鹏 孔丽新 《控制工程》 CSCD 北大核心 2012年第1期69-72,共4页
风能具有随机性、不稳定性的特点,为了提高风力发电系统中风能的利用效率,在比较各种最大风能捕获算法的基础上,分析了爬山搜索法和叶尖速比法的不足,提出了自适应变步长搜索算法来捕获最大风能。通过改进爬山搜索法的变步长策略,明显... 风能具有随机性、不稳定性的特点,为了提高风力发电系统中风能的利用效率,在比较各种最大风能捕获算法的基础上,分析了爬山搜索法和叶尖速比法的不足,提出了自适应变步长搜索算法来捕获最大风能。通过改进爬山搜索法的变步长策略,明显加快了搜索速度,通过引入初始估计叶尖速比值,大大缩小了搜索范围。该算法不需要实时检测准确风速,不依赖风力机最佳功率曲线,有效地降低了成本,提高风力发电的效率。文中重点分析了算法的自适应性和变步长策略,仿真结果表明,该算法能够使风力机更快速到达最大功率点,动态响应快,收敛性好。 展开更多
关键词 风力发电 最大风能捕获 叶尖速比 爬山搜索法
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基于PI功率控制的风力发电系统仿真 被引量:4
3
作者 黄悦华 黎欢欢 +2 位作者 李光勖 潘天浩 袁纯国 《电测与仪表》 北大核心 2012年第11期53-56,共4页
利用Matlab/Simulink仿真软件,建立风力发电系统仿真模型。根据不同时间段的风速情况,对风力发电机组的转速进行调节控制,使其保持在最佳叶尖速比下运行,进而使用PI控制技术实现最大风能捕获。仿真结果表明:这种控制策略可以有效地提高... 利用Matlab/Simulink仿真软件,建立风力发电系统仿真模型。根据不同时间段的风速情况,对风力发电机组的转速进行调节控制,使其保持在最佳叶尖速比下运行,进而使用PI控制技术实现最大风能捕获。仿真结果表明:这种控制策略可以有效地提高风力发电系统的效率,能够对输出功率进行追踪控制。 展开更多
关键词 叶尖速比 PI控制 最大风能捕获 Matlab SIMULINK
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不同涡脱落模式下垂直轴风力机叶片的气动响应
4
作者 郑小波 王红亮 +3 位作者 徐文浩 郜志腾 冷峻 李晔 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期26-34,I0001,共10页
为研究尾流中不同涡脱落模式下垂直轴风力机(vertical-axis wind turbine,VAWT)叶片的气动响应,基于攻角变化相似性,进行了叶片正弦俯仰振动的比拟实验。研究发现:在弦长雷诺数O(10^(5))范围内,尾流存在3种涡型结构:前缘离散涡(leading-... 为研究尾流中不同涡脱落模式下垂直轴风力机(vertical-axis wind turbine,VAWT)叶片的气动响应,基于攻角变化相似性,进行了叶片正弦俯仰振动的比拟实验。研究发现:在弦长雷诺数O(10^(5))范围内,尾流存在3种涡型结构:前缘离散涡(leading-edge vortex,LEV)、蜿蜒尾流(undulating wake,UW)和反卡门涡街(reverse von Kármán vortex street,Rv KVS);随着叶尖速比λ增大,VAWT叶片缩减频率k增大,攻角幅值α _(m)减小;叶轮叶片几何尺度比R/c较小时,在低λ产生LEV涡型的可能性较小,在高λ产生Rv KVS涡型的可能性较大;R/c较大时,在低λ产生LEV涡型的可能性较大,在高λ产生Rv KVS涡型的可能性较小。LEV涡型导致轻动态失速,造成VAWT叶片发生高频俯仰振动,但对叶轮转矩和VAWT功率影响不大。Rv KVS涡型的出现,伴随叶片升力和转矩幅值增大以及平均推力的产生,会使VAWT叶片扭矩载荷增大,也会使叶轮转矩和输出功率提升。据此提出基于VAWT的新式风墙构型,在继承Nes浮式风墙构型优点的基础上,进一步提升了功率系数和风能输出密度。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 涡脱落模式 浮式风墙 尖速比
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基于致动盘方法分析潮汐能水轮机水动力性能 被引量:1
5
作者 刘葳兴 刘磊 +2 位作者 陈雨龙 王鑫 张之阳 《广东海洋大学学报》 CAS 北大核心 2022年第4期138-145,共8页
【目的】为解决传统水轮机在数值仿真时计算量大、耗时长等问题,采用致动盘(actuator disc)方法研究潮汐能水轮机尾流场及其水动力性能。【方法】将推力T作为体积力的附加源项形式均匀加载致动盘上,并应用OpenFOAM软件进行数值模拟,以... 【目的】为解决传统水轮机在数值仿真时计算量大、耗时长等问题,采用致动盘(actuator disc)方法研究潮汐能水轮机尾流场及其水动力性能。【方法】将推力T作为体积力的附加源项形式均匀加载致动盘上,并应用OpenFOAM软件进行数值模拟,以捕捉潮汐能水轮机流场特性。【结果与结论】将实验数据与仿真结果对比,发现两者在推力系数和功率系数随尖端速度比(tip-speed ratio,TSR)的变化趋势一致。TSR=5.5时发现实验数据与仿真结果的湍流强度和速度高度吻合,两者在流场的中心截面上误差分别为3%与5%。致动盘模型展示在尾流场细节特征的捕捉优势,可为后续研究提供参考。 展开更多
关键词 致动盘 水轮机 OpenFOAM软件 尖端速度比 尾流场
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太阳能电站中涡轮机的设计 被引量:2
6
作者 陈义胜 杨靖辉 +2 位作者 魏毅力 杨燕 崔世君 《能源工程》 2010年第2期37-40,共4页
太阳能电站设备中,涡轮机是利用集热棚内气流动能的主要设备,对提高整个太阳能电站的效率有着极为重要的作用。针对塔囱电站中不同叶片数的涡轮进行计算,对每种情况计算的多种结果进行比较分析,最终选出每种叶片数对应的最佳情况,再综... 太阳能电站设备中,涡轮机是利用集热棚内气流动能的主要设备,对提高整个太阳能电站的效率有着极为重要的作用。针对塔囱电站中不同叶片数的涡轮进行计算,对每种情况计算的多种结果进行比较分析,最终选出每种叶片数对应的最佳情况,再综合比较不同叶片数之间的优劣,选出对应于100 kW太阳能塔囱电站最实用的涡轮机,从而提出一套计算太阳能涡轮的计算方法,解决太阳能电站中涡轮机的设计问题。通过对太阳能热气流电站的涡轮机进行优化研究,提高这种太阳能电站的整体效率,使其具有更强的竞争力。 展开更多
关键词 太阳能 涡轮机 叶片 叶尖速比
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Performance Analysis and Design of Vertical Axis Tidal Stream Turbine 被引量:1
7
作者 Beom-Soo Hyun Da-Hye Choi Jun-Seon Han Ji-Yuan Jin 《Journal of Shipping and Ocean Engineering》 2012年第4期191-200,共10页
This study numerically analyzes the unsteady flow around the Darrieus-type turbine by using FLUENT and deals with the application to the design of blades. Two kinds of blade sections were used in this study. Unsteady ... This study numerically analyzes the unsteady flow around the Darrieus-type turbine by using FLUENT and deals with the application to the design of blades. Two kinds of blade sections were used in this study. Unsteady RANS equation and the turbulence model, either k-e or k-co model, which are appropriate for each blade section, were employed. First for the NACA 634-021 blade that the experimental data is available, the 2-dimensional and 3-dimensional numerical analyses have been performed and compared with the experimental result. For the optimization of the turbine, the parametric study has been performed to check the performance in accordance with the changes in the number of blades, solidity and camber. It is demonstrated that the present approach could draw the turbine characteristics better in performance than the existing turbine. Next for the NACA 653-018 blade with the high lift-drag ratio from the purpose of developing highly-efficient turbine, this study has also tried to get the highly efficient turbine specifications by analyzing the performance while using 2-dimensional and 3-dimensional numerical analyses and the result was verified through the experiment. According to the present study, it is concluded that the 3-dimensional numerical analysis has simulated the experimental values relatively well and also, the 2-dimensional analysis can be a useful tool in the parametric study for the turbine design. 展开更多
关键词 Tidal current energy vertical axis turbine CFD (computational fluid dynamics) tip-speed ratio parametric study.
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高风速下风电提水系统控制方法的研究
8
作者 李银垓 徐政 陈锐坚 《电气传动》 北大核心 2011年第12期3-7,共5页
针对变频调速型风电提水系统在高风速条件下可能出现的风机转速过快、输出电压过高并导致控制器和负载设备损坏的现象,提出了串联制动控制方法,保证系统在高叶尖速比区域稳定与安全运行。通过计算机仿真,比较新方法与传统并联制动控制... 针对变频调速型风电提水系统在高风速条件下可能出现的风机转速过快、输出电压过高并导致控制器和负载设备损坏的现象,提出了串联制动控制方法,保证系统在高叶尖速比区域稳定与安全运行。通过计算机仿真,比较新方法与传统并联制动控制方法的控制特性,并搭建实验平台,验证控制系统的有效性。仿真和实验结果表明,采用新方法的系统有效运行风速范围宽,在高风速时制动功率低,直流母线电压始终保持在最佳的安全范围内,具有良好的应用价值和前景。 展开更多
关键词 风电提水系统 永磁同步风力发电机 风能利用系数 叶尖速比 变频器 串联/并联制动
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变速恒频风力发电机最大功率跟踪控制策略的研究 被引量:29
9
作者 王志华 李亚西 +2 位作者 赵栋利 郭金东 许洪华 《可再生能源》 CAS 2005年第2期16-19,共4页
分析了风能的特性,对双馈电机数学模型进行了分析与研究,在试验的基础上,基于最佳叶尖速比控制(即风能最大利用率)和机械功率最大转化效率控制,提出了兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组双闭环的一种控制策略方案,并用M A T LA B软件进行... 分析了风能的特性,对双馈电机数学模型进行了分析与研究,在试验的基础上,基于最佳叶尖速比控制(即风能最大利用率)和机械功率最大转化效率控制,提出了兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组双闭环的一种控制策略方案,并用M A T LA B软件进行系统仿真,证明该方案是可行的。 展开更多
关键词 变速恒频 双馈电机 最佳叶尖速比
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垂直轴风力机叶尖速比分析研究 被引量:12
10
作者 陈忠维 《可再生能源》 CAS 2008年第5期76-79,82,共5页
分析了垂直轴风力机叶尖速比选择的特点和影响因素;给出了垂直轴风力机叶片攻角与旋转位置的关系式;计算并分析了各种叶尖速比下的攻角分布情况;得出了垂直轴风力机最佳叶尖速比和相应的叶片设计要求。如果只考虑提高风能利用系数,垂直... 分析了垂直轴风力机叶尖速比选择的特点和影响因素;给出了垂直轴风力机叶片攻角与旋转位置的关系式;计算并分析了各种叶尖速比下的攻角分布情况;得出了垂直轴风力机最佳叶尖速比和相应的叶片设计要求。如果只考虑提高风能利用系数,垂直轴达里厄型风力机叶尖速比值应选择4。 展开更多
关键词 垂直轴 风力机 叶尖速比
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水平轴风力机的功率极限 被引量:12
11
作者 姜海波 曹树良 阳平 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期113-118,共6页
为求得理想风力机的功率系数随尖速比和翼型升阻比变化的表达式,作为实际风力机功率系数的理论极值,采用叶素—动量理论,推导出理想叶片弦长公式;沿理想叶片翼展积分,得到功率系数表达式。在该表达式中令阻力系数为0,得到与尖速比关联... 为求得理想风力机的功率系数随尖速比和翼型升阻比变化的表达式,作为实际风力机功率系数的理论极值,采用叶素—动量理论,推导出理想叶片弦长公式;沿理想叶片翼展积分,得到功率系数表达式。在该表达式中令阻力系数为0,得到与尖速比关联的功率系数极限公式;进一步令尖速比趋近于无穷大,得到贝兹极限(16/27)。为给出实际风力机功率系数极限值,以及为便于理论分析,对升阻比在10~1 000和尖速比在1~10范围内的理想风力机的功率系数进行详细计算,给出了数据表格。研究结果表明,理想风力机的功率系数仅是尖速比和升阻比的函数,只有当尖速比和升阻比都趋近于无穷大时功率系数才趋近于贝兹极限。研究还表明,升阻比小于100的实际风力机的功率系数不可能超过0.538,如果考虑有限叶片数和叶片形状的影响,实际风力机的功率系数难以超过0.500。 展开更多
关键词 风能利用 水平轴理想风力机 气动效率 功率系数极限 贝兹极限 升阻比 尖速比
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变速风力机的最大风能捕获控制策略研究 被引量:7
12
作者 赵佩宏 李建林 鄂春良 《电气传动》 北大核心 2009年第6期3-6,共4页
对风力机、传动链和发电机的数学模型进行了简化处理,得到了系统运动方程,结合风力机的转矩特性,提出了一种新的分段控制策略。这种方法不需要检测风速和功率信号,只根据叶轮转速来控制发电机的电磁转矩,便可实现风力机的最佳叶尖速比运... 对风力机、传动链和发电机的数学模型进行了简化处理,得到了系统运动方程,结合风力机的转矩特性,提出了一种新的分段控制策略。这种方法不需要检测风速和功率信号,只根据叶轮转速来控制发电机的电磁转矩,便可实现风力机的最佳叶尖速比运行,从而最大限度地捕获风能。Matlab/Simulink仿真结果验证了算法的稳定性和有效性。 展开更多
关键词 变速风力机 分段控制 最佳叶尖速比 最大风能捕获
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双馈风力发电系统MPPT控制 被引量:7
13
作者 赵梅花 范敏 +1 位作者 陈军 钟沁宏 《电气传动》 北大核心 2014年第3期32-35,共4页
最大风能跟踪是风力发电系统重要的控制目标。在一定转速下存在一个最佳转速使风机捕获最大风能。将最佳叶尖速比和功率反馈法相结合,提出基于最佳功率—转速曲线的双馈风力发电系统MPPT控制策略,采用一种简单有效的方法获取定子给定最... 最大风能跟踪是风力发电系统重要的控制目标。在一定转速下存在一个最佳转速使风机捕获最大风能。将最佳叶尖速比和功率反馈法相结合,提出基于最佳功率—转速曲线的双馈风力发电系统MPPT控制策略,采用一种简单有效的方法获取定子给定最佳功率—转速曲线。然后采用功率闭环实现风机的MPPT控制。该方案避免了复杂的给定功率计算且结构简单易于实现。仿真和实验结果表明:系统具有良好的最大风能跟踪性能和稳定性,验证了方案的可行性和正确性。 展开更多
关键词 双馈发电机 最佳叶尖速比 最佳转速 最大风能跟踪
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基于最佳叶尖速比的最大风能跟踪在永磁直驱风力发电系统中的实现 被引量:6
14
作者 王波 宋金梅 +1 位作者 方蒽 刘玮 《电测与仪表》 北大核心 2009年第S1期82-86,共5页
在大力发展的风电项目中,如何最大效率地实现从风能向电能的转换是研究人员最关心的问题,变桨距变速恒频控制策略是目前研究的热点。本文基于变速恒频技术以永磁同步发电机为本体探讨了如何用最佳叶尖速比实现最大风能跟踪,先分析原理,... 在大力发展的风电项目中,如何最大效率地实现从风能向电能的转换是研究人员最关心的问题,变桨距变速恒频控制策略是目前研究的热点。本文基于变速恒频技术以永磁同步发电机为本体探讨了如何用最佳叶尖速比实现最大风能跟踪,先分析原理,然后给出MATLAB/simulink的仿真模型和仿真波形。 展开更多
关键词 最佳叶尖速比 最大风能跟踪 直驱永磁同步风力发电机
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一种小型永磁同步风电系统最大功率跟踪控制方法 被引量:1
15
作者 张树团 李伟林 +1 位作者 伍佳妮 李静 《微电机》 北大核心 2009年第7期58-60,共3页
通过对新型小型风力发电系统分析,提出了一种最大功率跟踪控制的方法。通过控制新型永磁同步发电机的电磁转矩,间接地控制风力机的机械转矩,使风力机在额定风速以下以最佳尖速比运行,自动跟踪其最大功率点。对系统进行了仿真,结果表明,... 通过对新型小型风力发电系统分析,提出了一种最大功率跟踪控制的方法。通过控制新型永磁同步发电机的电磁转矩,间接地控制风力机的机械转矩,使风力机在额定风速以下以最佳尖速比运行,自动跟踪其最大功率点。对系统进行了仿真,结果表明,控制方法是切实可行的。 展开更多
关键词 风力发电 最大功率跟踪控制 最佳叶尖速比 BUCK变换器 永磁同步发电机
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Increasing the Efficiency of Grid Tied Micro Wind Turbines in Low Wind Speed Regimes
16
作者 Kshitij Tiwari Tirumalachetty Harinarayana 《Smart Grid and Renewable Energy》 2014年第10期249-257,共9页
Major problem with grid tied micro wind turbine is synchronization and wind variability. Due to this problem the stability of available grid gets reduced. The stability can be achieved by output power control of the t... Major problem with grid tied micro wind turbine is synchronization and wind variability. Due to this problem the stability of available grid gets reduced. The stability can be achieved by output power control of the turbine. Major part of many countries like India, the annual mean wind speed is not high. The rated wind speed of turbine remain around 11 m/s and cut in is around 3.5 m/s. Due to this problem we aimed to develop a sustainable wind energy system that can provide stable power supply even at the locations of low wind speed of 2 - 4 m/s. To address this issue, a momentary impulse or external torque to the rotor by external motor is one of the good options to maintain the momentum of blades and thus provide stability for sufficient time. Various theoretical calculations and experiments are conducted on the above method. This would increase the output power and also the efficiency of wind turbine. We show that Return-On-Investment will be high as compared with other grid connected turbines. Our proposed concept in the present study, if implemented properly, can help the installation of number of wind turbines even at domestic level. It also makes the consumers energy independent and promotes the use of wind as a source of energy and may enter as a rooftop energy supply system similar to solar. 展开更多
关键词 GRID Tied Rooftop MICRO WIND TURBINE Small External DC Motor WIND Variability tip-speed ratio (TSR) STABILIZED GRID Supply
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独立运行风电机组的最佳叶尖速比控制 被引量:54
17
作者 许洪华 倪受元 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期30-35,共6页
介绍了采用爪极无刷自励发电机的5kW风电机组的性能特点。采用最佳叶尖速比控制和稳压控制相结合的控制方法,使风力机在额定风速以下及蓄电池没有充满时按最佳效率运行。当蓄电池接近充满时,控制风电系统稳压运行,保证蓄电池安全... 介绍了采用爪极无刷自励发电机的5kW风电机组的性能特点。采用最佳叶尖速比控制和稳压控制相结合的控制方法,使风力机在额定风速以下及蓄电池没有充满时按最佳效率运行。当蓄电池接近充满时,控制风电系统稳压运行,保证蓄电池安全可靠充电。该风电机组及其控制已实际应用。 展开更多
关键词 风力发电 独立运行 最佳叶尖速比 风力发动机
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风力发电最大风能追踪综述 被引量:63
18
作者 吴政球 干磊 +2 位作者 曾议 冷贵峰 罗建中 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2009年第4期88-93,共6页
基于风能的充分利用,从分析风力机运行特性出发,针对变速恒频风力发电系统的特点,综述了捕获最大风能的方法,如叶尖速比控制、功率信号反馈、爬山搜索法、最大功率小信号扰动法、三点比较法。考虑到实际应用中风速变化及测量困难,为避... 基于风能的充分利用,从分析风力机运行特性出发,针对变速恒频风力发电系统的特点,综述了捕获最大风能的方法,如叶尖速比控制、功率信号反馈、爬山搜索法、最大功率小信号扰动法、三点比较法。考虑到实际应用中风速变化及测量困难,为避免直接检测风速,提出一种新的最大风能追踪方法。详细讨论了已有方法的优劣。分析与研究表明,新的最大风能追踪方法简单、实用、可行。 展开更多
关键词 变速风力发电 最大风力捕获 叶尖速比 最大功率 效果比较
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采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的风力发电系统最大功率点跟踪研究 被引量:40
19
作者 李咸善 徐浩 杜于龙 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2015年第13期66-71,共6页
在风力发电机控制中采用叶尖速比法,可以实现快速功率跟踪,但常由于风速测量值与实际风速值不一致,导致无法达到最大功率点。由于爬山搜索法不需要测量风速,所以采用爬山搜索法和叶尖速比控制法相结合来实现快速最大功率跟踪。当风速变... 在风力发电机控制中采用叶尖速比法,可以实现快速功率跟踪,但常由于风速测量值与实际风速值不一致,导致无法达到最大功率点。由于爬山搜索法不需要测量风速,所以采用爬山搜索法和叶尖速比控制法相结合来实现快速最大功率跟踪。当风速变化超过±1 m/s时,采用叶尖速比控制法,按测量风速计算出参考转速,迅速跟随,达到指定转速后,切换到爬山搜索法,实现精确的最大功率跟踪。在Matlab环境下,建立了永磁直驱式风力发电机模型,仿真分析了风速变化时,采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的方法能够实现最大功率快速而精确的跟踪,且具有很好的动态特性和稳态特性。 展开更多
关键词 永磁直驱式风力发电机 叶尖速比法 爬山搜索法:最大功率跟踪 仿真
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基于叶片弦长的小型H型垂直轴风机气动性能分析 被引量:21
20
作者 郑云 吴鸿斌 +2 位作者 杜堂正 赵宇波 柯坚 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第5期190-192,共3页
针对不同弦长下的小型H型垂直轴风轮模型,建立风轮外流场CFD(Computational Fluid Dynamic)模型,采用移动网格技术,选用RNG两方程湍流模型和基于压力的隐式Couple算法进行瞬态计算,获得风轮气动性能曲线,进而分析叶片弦长对小型H型垂直... 针对不同弦长下的小型H型垂直轴风轮模型,建立风轮外流场CFD(Computational Fluid Dynamic)模型,采用移动网格技术,选用RNG两方程湍流模型和基于压力的隐式Couple算法进行瞬态计算,获得风轮气动性能曲线,进而分析叶片弦长对小型H型垂直轴风力机风轮气动性能的影响。 展开更多
关键词 CFD 小型H型垂直轴风轮 风能利用率 尖速比
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