凹槽对风力机叶片尾缘襟翼性能的影响 被引量：10

1

作者 李传峰 徐宇 徐建中 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1851-1854,共4页

本文采用单方程S-A湍流模型计算了尾缘襟翼与主体翼型连接处的凹槽对二维翼型气动特性及流场的影响。选用带有30%弦长固定偏斜20°角度尾缘襟翼的NACA0015翼型作为研究对象,分析了流场的相关特性。数值计算结果表明:凹槽对于带有尾... 本文采用单方程S-A湍流模型计算了尾缘襟翼与主体翼型连接处的凹槽对二维翼型气动特性及流场的影响。选用带有30%弦长固定偏斜20°角度尾缘襟翼的NACA0015翼型作为研究对象,分析了流场的相关特性。数值计算结果表明:凹槽对于带有尾缘襟翼的二维翼型气动特性有一定影响,在负攻角及较小正攻角时,减小翼型升力系数;随着攻角增大,出现驻涡或周期性脱落涡,在计算及实际应用中不能忽略该部分细小几何结构的影响;攻角继续增大,分离区覆盖连接处后,凹槽对流场基本没有影响。 展开更多

关键词 凹槽 尾缘襟翼 智能叶片控制

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极端风剪切风况下的风电叶片载荷智能控制流动机理研究 被引量：8

2

作者 张明明 余畏 +1 位作者 谭斌 徐建中 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1951-1954,共4页

本文以UpWind/NREL 5 MW为参考风力机,外部风况为IEC标准的极端风剪切(EWS),在自主开发的基于柔性尾缘襟翼(DTEF)的"智能叶片"整机气动伺服弹性仿真平台的基础上,研究了基于DTEF智能叶片系统在EWS情况下叶根所受极限载荷的变... 本文以UpWind/NREL 5 MW为参考风力机,外部风况为IEC标准的极端风剪切(EWS),在自主开发的基于柔性尾缘襟翼(DTEF)的"智能叶片"整机气动伺服弹性仿真平台的基础上,研究了基于DTEF智能叶片系统在EWS情况下叶根所受极限载荷的变化情况,并同时分析了其对塔架,传动机构及变桨机构的影响。结果表明:采用该基于柔性尾缘襟翼的智能叶片系统不仅有效地减少了叶根所受极限载荷,同时对塔架,传动机构及变桨机构等受到的极限载荷都发挥了非常积极的作用。最后,详细分析了该控制系统背后的流动控制机理。结果表明:尾缘襟翼的主动作用有效地减弱了由于极端风剪切引起的叶片与流动之间较强的流固耦合作用。 展开更多

关键词 智能叶片 尾缘襟翼 极限载荷 流动机理

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风力机翼型尾缘襟翼动态特性分析 被引量：7

3

作者 李传峰 徐宇 +1 位作者 赵晓路 徐建中 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期883-887,共5页

采用计算流体力学方法研究了带有运动尾缘襟翼的风力机翼型,考察了襟翼偏转角频率对翼型气动参数及非定常特性的影响。结果表明:多数情况下,翼型升力系数滞后于偏转角变化,且相位差随着角频率的增加先增大后减小;尾缘襟翼改变升力系数... 采用计算流体力学方法研究了带有运动尾缘襟翼的风力机翼型,考察了襟翼偏转角频率对翼型气动参数及非定常特性的影响。结果表明:多数情况下,翼型升力系数滞后于偏转角变化,且相位差随着角频率的增加先增大后减小;尾缘襟翼改变升力系数的能力随着角频率的增加而减小;以尾缘襟翼长度为特征尺度定义的襟翼折合频率可作为尾缘襟翼问题非定常特性的判断准则,当该折合频率大于或接近0.01时,流场具有明显的非定常特性。 展开更多

关键词 风力机翼型 尾缘襟翼 动态特性 襟翼折合频率

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基于多岛遗传算法的襟翼优化 被引量：7

4

作者 叶舟 宋建业 +1 位作者 刘天亮 郝文星 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期80-85,131,共7页

以NACA0012翼型为基础建立尾缘襟翼模型,采用多学科设计优化框架软件Isight、CFD(计算流体力学)软件Fluent(CFD软件包)以及遗传优化算法,对翼型的气动特性进行优化设计,研究了襟翼不同攻角和摆角对翼型气动性能的影响。基于遗传算法原... 以NACA0012翼型为基础建立尾缘襟翼模型,采用多学科设计优化框架软件Isight、CFD(计算流体力学)软件Fluent(CFD软件包)以及遗传优化算法,对翼型的气动特性进行优化设计,研究了襟翼不同攻角和摆角对翼型气动性能的影响。基于遗传算法原理建立了优化模型,运用CFD数值模拟方法对流场特性进行分析,以升力系数和升阻比之和为目标函数进行寻优,得到使翼型气动性能最优的参数。结果表明:攻角α=12.183°、襟翼摆动角度为θ=1.100 0°时翼型的气动性能最佳,优化后翼型的升阻比增加了16%,升力系数增加了10.1%,同时也证明多岛遗传算法在翼型气动性能优化中的可行性。 展开更多

关键词 尾缘襟翼 遗传算法 优化 升力系数 升阻比

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风力机叶片气动降载与流动分离控制技术综述 被引量：6

5

作者 郝文星 李春 +1 位作者 刘青松 邓允河 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1-13,共13页

风力机大型化已成为风电技术发展的主要趋势。但随之而来的叶片尺寸增大、气弹特性增强、多尺度流动等问题将导致叶片处于更加复杂严峻的风况及载荷环境。为提高叶片应对复杂风况及载荷的能力,提高叶片气动效率,有必要采用先进有效的流... 风力机大型化已成为风电技术发展的主要趋势。但随之而来的叶片尺寸增大、气弹特性增强、多尺度流动等问题将导致叶片处于更加复杂严峻的风况及载荷环境。为提高叶片应对复杂风况及载荷的能力,提高叶片气动效率,有必要采用先进有效的流动控制技术以满足叶片气动降载与流动分离控制的需求。针对当前主流的流动控制技术进行了介绍,并对较具发展潜力的尾缘襟翼与自适应襟翼研究现状进行了重点介绍。现阶段流动控制技术并未在风力机叶片中得到广泛应用,一方面在于流动控制技术尚难与叶片现有主体控制技术相结合,以达到相辅相成的控制效果;另一方面在于对于部分控制技术,如自适应襟翼等,其控制特点尤其是其在风力机实际运行中的控制特点尚不明确。后续研究中,对于叶片气动降载,应结合更为先进的控制方法与更可靠的研究手段开展尾缘襟翼控制与叶片主体控制的协同控制研究;对于流动分离控制技术,应侧重于改善被动控制技术在非适用工况下的不良影响,同时开展流动控制技术在整机中的实验与数值研究,加快流动分离控制技术的实际应用。 展开更多

关键词 风力机叶片 气动降载 流动分离控制 尾缘襟翼 自适应襟翼

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尾缘襟翼结构参数对大型风机气动性能影响的仿真研究 被引量：6

6

作者 张文广 李腾飞 +3 位作者 刘吉臻 白雪剑 韩越 胡阳 《可再生能源》 CAS 北大核心 2016年第12期1826-1833,共8页

利用FAST仿真平台,研究了大型风机智能叶片的尾缘襟翼结构参数对叶片载荷抑制和功率捕获等气动性能的影响。仿真结果表明:尾缘襟翼位于叶尖部位时,在不同风况下,襟翼对叶片具有较好的降载效果,低风况及过渡风况下,功率捕获损失较小;增... 利用FAST仿真平台,研究了大型风机智能叶片的尾缘襟翼结构参数对叶片载荷抑制和功率捕获等气动性能的影响。仿真结果表明:尾缘襟翼位于叶尖部位时,在不同风况下,襟翼对叶片具有较好的降载效果,低风况及过渡风况下,功率捕获损失较小;增加襟翼占弦比、长度和摆角范围,在低风况及过渡风况下,可进一步提高叶片的降载能力,但存在一定的功率损失;在高风况下,襟翼占弦比、长度和摆角范围均存在提高叶片降载能力的最佳值,且这3个参数的变化对功率捕获无影响。 展开更多

关键词 大型风机 智能叶片 尾缘襟翼 载荷抑制 功率捕获

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风力机尾缘襟翼气动特性及减振性能研究 被引量：4

7

作者 何科杉 陈严 +1 位作者 漆良文 周奇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第15期198-206,共9页

通过风洞试验研究风力机尾缘襟翼的气动特性,分析尾缘襟翼对翼型绕流的影响,得到尾缘襟翼对翼型气动参数的调节规律。尾缘襟翼具有对高频荷载敏感,响应速度快的特点,可有效补偿风力机变桨距控制的不足。设计了风力机独立变桨距与尾缘襟... 通过风洞试验研究风力机尾缘襟翼的气动特性,分析尾缘襟翼对翼型绕流的影响,得到尾缘襟翼对翼型气动参数的调节规律。尾缘襟翼具有对高频荷载敏感,响应速度快的特点,可有效补偿风力机变桨距控制的不足。设计了风力机独立变桨距与尾缘襟翼协同控制策略,独立变桨距控制环主要用于减缓低频荷载及振动,尾缘襟翼控制环主要用于减缓高频荷载及振动,并通过风力机模拟仿真分析控制策略的作用效果。研究结果表明尾缘襟翼与独立变桨距协同控制可同时减缓叶片低频和高频的荷载及振动,降载减振控制效果良好,具有较好的工程应用前景。 展开更多

关键词 风力机 尾缘襟翼 气动特性 减振性能 独立变桨距与尾缘襟翼协同控制

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不同工况下风力机翼型襟翼气动特性分析 被引量：5

8

作者 叶舟 郝文星 +1 位作者 丁勤卫 李春 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2535-2543,共9页

柔性尾缘襟翼(DTEF)因其对翼型气动性能的调控能力,被认为是降低叶片疲劳和局部载荷最具可行性的气动控制部件。通过对DTEF参数化建模,实现对DTEF柔性变形与控制。数值模拟DTEF在不同工况不同运动状态下气动特性的变化规律。结果表明:... 柔性尾缘襟翼(DTEF)因其对翼型气动性能的调控能力,被认为是降低叶片疲劳和局部载荷最具可行性的气动控制部件。通过对DTEF参数化建模,实现对DTEF柔性变形与控制。数值模拟DTEF在不同工况不同运动状态下气动特性的变化规律。结果表明:通过与实验值对比,采用RNG k-ε湍流模型并于襟翼周围布置跟随襟翼运动的边界层网格可较好地模拟襟翼静态及动态气动特性。对于静态气动特性,随着流动分离的加深,襟翼对升力系数的调控能力降低,对阻力系数调控能力增加。3种工况下襟翼动态气动特性均呈现出与静态特性不同的变化规律,且随摆动频率的增加差距增加,由襟翼摆动导致的非定常效应在风力机模拟中不应被忽视。考虑襟翼运动非定常效应,采用跟随风速变化的策略控制尾缘襟翼摆动可有效减缓非定常来流下翼型受力波动。 展开更多

关键词 风力机翼型 尾缘襟翼 气动特性 计算流体力学

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尾缘襟翼振荡水翼的水动力特性 被引量：5

9

作者 孙光 王勇 +2 位作者 谢玉东 陈晨 张玉兵 《山东大学学报（工学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期23-29,共7页

为了提高振荡水翼的能量提取效率,提出一种带尾缘襟翼的振荡水翼结构,在传统水翼的后端加装尾缘襟翼,利用尾缘襟翼的摆动达到提高功率的目的。建立襟翼摆动的运动方程并对等效攻角方程进行推导。利用CFD软件中的动态和移动网格技术对模... 为了提高振荡水翼的能量提取效率,提出一种带尾缘襟翼的振荡水翼结构,在传统水翼的后端加装尾缘襟翼,利用尾缘襟翼的摆动达到提高功率的目的。建立襟翼摆动的运动方程并对等效攻角方程进行推导。利用CFD软件中的动态和移动网格技术对模型进行数值模拟。仿真结果显示,尾缘襟翼结构增加水翼翼型的拱度,使水翼的攻角增加,进而增加振荡水翼的升力系数和时均功率系数。推导的等效攻角公式与模拟结果一致,等效攻角公式能够较好的预示模拟结果。尾缘襟翼的摆动负功在整个振荡水翼采集功率中占的比例很小。 展开更多

关键词 潮流能 振荡水翼 尾缘襟翼 能量提取 水动力

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智能叶片风力机建模及多目标尾缘襟翼控制 被引量：5

10

作者 张文广 白雪剑 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期321-328,共8页

为了研究尾缘襟翼在风力机主动降载和功率控制方面的效果,以NREL 5 MW参考风力机为研究对象,在每个叶片上增加了2段独立的尾缘襟翼。首先,建立了智能叶片风力机气动、传动链以及发电机模型,进而在Matlab/Simulink中搭建了带有尾缘襟翼... 为了研究尾缘襟翼在风力机主动降载和功率控制方面的效果,以NREL 5 MW参考风力机为研究对象,在每个叶片上增加了2段独立的尾缘襟翼。首先,建立了智能叶片风力机气动、传动链以及发电机模型,进而在Matlab/Simulink中搭建了带有尾缘襟翼的智能叶片风力机模型,并在不同风况下使用FAST气弹仿真平台对所建模型进行对比验证,最后在智能叶片风力机模型基础上设计了多目标多襟翼控制。结果表明:与FAST气弹仿真平台相比,智能叶片风力机模型各项参数偏差均小于10%,精度较高;在多目标多襟翼控制作用下,风力机的叶根挥舞弯矩在1P频率处的功率谱密度减少了89.73%,发电机功率标准差减少了75.07%。 展开更多

关键词 智能叶片风力机 尾缘襟翼 主动降载 功率控制

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襟翼形式对扑翼获能特性影响的对比分析

11

作者 张刚 孙晓晶 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期35-47,I0001,共14页

提高新能源利用效率、减少石化能源的消耗,是实现我国“碳达峰、碳中和”目标的关键。扑翼式获能器是一种可从流体中获取能量且结构简单、环境友好的新型获能装置。为有效提高传统扑翼获能器的获能特性,提出一种带有尾缘襟翼的新型扑翼... 提高新能源利用效率、减少石化能源的消耗,是实现我国“碳达峰、碳中和”目标的关键。扑翼式获能器是一种可从流体中获取能量且结构简单、环境友好的新型获能装置。为有效提高传统扑翼获能器的获能特性,提出一种带有尾缘襟翼的新型扑翼获能器,并采用计算流体力学(CFD)方法对其获能特性进行了数值模拟研究,比较了采用不同偏转策略的带尾缘襟翼扑翼的绕流流场和获能效率,发现在一个运动周期里尾缘采用连续偏转(TP式)方法提升扑翼获能特性的效果最为显著。最后,对比分析了主动式的尾缘襟翼和被动式的格尼襟翼对其扑翼获能性能的影响。结果表明,尾缘襟翼对扑翼获能效率的提升主要体现在中高缩减频率工况(f^(*)=0.12~0.22),在f^(*)=0.18时获能效率最大,可提高到46.3%;而格尼襟翼对扑翼获能效率的提升主要体现在中低缩减频率工况(f^(*)=0.08~0.14),在f*=0.12时获能效率最大,可提高到41.2%。因此这两种方法都具有实际应用前景和发展潜力。 展开更多

关键词 扑翼获能 尾缘襟翼 格尼襟翼 获能效率 数值模拟

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分离式尾缘襟翼翼缝影响机理及其改型研究 被引量：4

12

作者 郝文星 李春 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期838-844,共7页

针对分离式尾缘襟翼翼缝对翼型气动性能与襟翼调控能力的影响,采用计算流体力学方法结合2种湍流模型从翼型宏观气动力与微观流场结构的角度对不同外形的翼缝进行了研究。在对比分析直翼缝与弯曲翼缝气动性能与流场结构的基础上,对翼缝... 针对分离式尾缘襟翼翼缝对翼型气动性能与襟翼调控能力的影响,采用计算流体力学方法结合2种湍流模型从翼型宏观气动力与微观流场结构的角度对不同外形的翼缝进行了研究。在对比分析直翼缝与弯曲翼缝气动性能与流场结构的基础上,对翼缝外形进行了改进,并进一步分析了改进后翼缝的气动性能。结果表明:直翼缝在附着流时升力系数损失大于弯曲翼缝,而分离流时其延缓失速能力较强;改进翼缝能很好地贴合流体流动状态,相对于直翼缝,附着流时其升力损失较小;对于襟翼的载荷调控能力,未改进翼缝使襟翼调控能力有所减弱,改进翼缝不影响襟翼在正方向偏转时的调控能力。 展开更多

关键词 尾缘襟翼 襟翼翼缝 外形改进 气动性能 调控能力 计算流体力学

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尾缘襟翼对扑翼的获能特性影响 被引量：4

13

作者 周大明 孙晓晶 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期7-18,共12页

扑翼获能器是一种模仿飞鸟振翅扑动的新型获能装置。为提高扑翼的获能效率,建立了一种带有尾缘襟翼的扑翼模型,且该种襟翼在扑翼运行过程中始终向翼型压力面偏转,利用计算流体力学方法求解了二维不可压缩非稳态Navier-Stokes方程。在雷... 扑翼获能器是一种模仿飞鸟振翅扑动的新型获能装置。为提高扑翼的获能效率,建立了一种带有尾缘襟翼的扑翼模型,且该种襟翼在扑翼运行过程中始终向翼型压力面偏转,利用计算流体力学方法求解了二维不可压缩非稳态Navier-Stokes方程。在雷诺数Re=4.7×10^(5)的工况下,分析了尾缘襟翼对扑翼流场的作用机理,并与原始翼型扑翼进行了对比。同时,还研究了翼型厚度对具有尾缘襟翼扑翼获能的影响。结果表明:扑翼升沉力做功占其获能的主要部分,应用尾缘襟翼后,扑翼的升沉力在整个扑动周期内都得到了提高,并且升沉力与升沉速度的协同性获得改善;尾缘襟翼对扑翼获能效率的提高作用在高频率下效果最为明显,最多可以得到23.5%的相对提升;此外,翼型厚度影响着扑翼前缘涡的演化,翼型厚度增加,前缘涡的生成受到抑制,扑翼获能效率则随翼型厚度增大呈先增加后降低的规律,因此存在最佳翼型。 展开更多

关键词 扑翼 获能 尾缘襟翼 前缘涡 翼型厚度 计算流体力学

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基于柔性尾缘襟翼风力机翼型性能主动控制研究 被引量：4

14

作者 郝文星 叶舟 +1 位作者 李春 杨阳 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1339-1345,共7页

通过对柔性尾缘襟翼(DTEF)参数化建模,实现对尾缘襟翼柔性变形与控制。数值模拟DTEF对翼型气动特性的静态及动态情况下的影响,并验证非定常来流下尾缘襟翼对翼型载荷的动态控制效果。研究得出以下结论:DTEF位于不同摆角时,翼型升力系数... 通过对柔性尾缘襟翼(DTEF)参数化建模,实现对尾缘襟翼柔性变形与控制。数值模拟DTEF对翼型气动特性的静态及动态情况下的影响,并验证非定常来流下尾缘襟翼对翼型载荷的动态控制效果。研究得出以下结论:DTEF位于不同摆角时,翼型升力系数与阻力系数均有不同程度的明显改变,并随翼型所处攻角的不同改变规律略有变化;DTEF的摆动过程中,翼型升力系数滞后于摆角的变化,DTEF改变升力系数的能力降低;翼型阻力系数超前于摆角的变化,DTEF改变阻力系数的能力增加,襟翼摆动的非定常效应随摆动周期减小而增强;采用跟随风速变化的策略控制尾缘襟翼摆动可有效减缓非定常来流下翼型受力波动。 展开更多

关键词 风力机翼型 尾缘襟翼 载荷控制 计算流体力学

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漂浮式风电机组无模型自适应控制

15

作者 漆良文 石可重 +3 位作者 郭乃志 李博 张子良 徐建中 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期384-390,共7页

针对漂浮式风电机组叶片载荷、功率及浮式基础振动耦合问题,以尾缘襟翼偏角为输入,以叶根挥舞弯矩,电功率,浮式基础纵摇、艏摇为输出,设计无模型自适应控制系统。同时,将无模型自适应控制与漂浮式风电机组的基准主控系统通过滤波进行频... 针对漂浮式风电机组叶片载荷、功率及浮式基础振动耦合问题,以尾缘襟翼偏角为输入,以叶根挥舞弯矩,电功率,浮式基础纵摇、艏摇为输出,设计无模型自适应控制系统。同时,将无模型自适应控制与漂浮式风电机组的基准主控系统通过滤波进行频率解耦。在改进FAST的含尾缘襟翼的气弹-伺服仿真平台中进行验证,结果表明所设计的无模型自适应控制系统在不牺牲功率波动的条件下,能够降低叶片疲劳载荷和基础振动。此外,交叉小波分析结果表明,尾缘襟翼控制量的引入削弱了漂浮式风电系统固有的气弹同步相关性,减少了入流风作用在风轮上的能量。 展开更多

关键词 海上风电 风电机组 基础运动 降载 尾缘襟翼 无模型自适应控制

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风力机尾缘襟翼结构参数优化及控制性能分析 被引量：4

16

作者 张文广 白雪剑 韩越 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1023-1030,共8页

为研究适应不同风况下的尾缘襟翼最优结构参数,以NREL 5MW风力机为参考对象,对FAST进行二次开发,在Matlab/Simulink上搭建了带尾缘襟翼的风力机气动弹性伺服仿真平台;以11.4m/s稳定风为例,综合考虑尾缘襟翼位置、长度、占弦比及摆角范... 为研究适应不同风况下的尾缘襟翼最优结构参数,以NREL 5MW风力机为参考对象,对FAST进行二次开发,在Matlab/Simulink上搭建了带尾缘襟翼的风力机气动弹性伺服仿真平台;以11.4m/s稳定风为例,综合考虑尾缘襟翼位置、长度、占弦比及摆角范围对风力机载荷抑制及功率捕获的影响,提出了基于正交设计的大型智能风力机尾缘襟翼的参数优化方法,得到一组最优的尾缘襟翼结构参数;研究了标准湍流风况下尾缘襟翼控制对风力机动态性能的影响.结果表明:尾缘襟翼不仅可显著降低叶片的疲劳载荷、减少变桨机构动作,还可有效抑制风力机输出功率的波动. 展开更多

关键词 大型水平轴风力机 尾缘襟翼 正交设计 载荷抑制 风力发电控制

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基于正交设计的风力机翼型尾缘襟翼参数分析 被引量：3

17

作者 李传峰 徐宇 +2 位作者 宋娟娟 赵晓路 徐建中 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1322-1325,共4页

引入试验中正交设计的思想,通过数值模拟研究了风力机翼型尾缘襟翼不同参数的影响。采用带有转捩模型的SST k-ω湍流模型模拟了基于S809的尾缘襟翼的尺寸、偏斜角度和形状的影响。结果表明:尾缘襟翼尺寸、偏斜角度对于翼型相关气动参数... 引入试验中正交设计的思想,通过数值模拟研究了风力机翼型尾缘襟翼不同参数的影响。采用带有转捩模型的SST k-ω湍流模型模拟了基于S809的尾缘襟翼的尺寸、偏斜角度和形状的影响。结果表明:尾缘襟翼尺寸、偏斜角度对于翼型相关气动参数影响较大,在考查参数范围内折中采用10%弦长、偏斜10°的尾缘襟翼综合性能较好;尾缘襟翼形状函数影响相对较小,采用变化较平缓的尾缘襟翼有利于保持流动稳定性。 展开更多

关键词 风力机翼型 尾缘襟翼 正交设计

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海上风电叶片智能控制实验系统研制及控制效果分析 被引量：3

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作者 杨洪磊 张明明 徐建中 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期611-618,共8页

随着风力机大型化发展,叶片尾缘襟翼控制技术,作为叶片流场主动控制的一种有效手段,能够有效、快速、灵活地降低叶片载荷,提高风力机,特别是大型风力机的可靠性、经济性,该技术受到国内外的广泛关注。为深入了解叶片襟翼实际作用效果及... 随着风力机大型化发展,叶片尾缘襟翼控制技术,作为叶片流场主动控制的一种有效手段,能够有效、快速、灵活地降低叶片载荷,提高风力机,特别是大型风力机的可靠性、经济性,该技术受到国内外的广泛关注。为深入了解叶片襟翼实际作用效果及降载机制,在大量数值仿真计算工作基础上,需进一步开展带有襟翼控制的模型风力机风洞实验工作。本文在相似准则基础上,引入叶片展向环量、Polar线相似条件,对NREL 5 MW风力机叶片按1:105进行缩比设计,采用伺服电机驱动襟翼的结构方案对叶片参数进行修正,并根据BEM理论优化带有襟翼叶片的气动性能,最终确定带有襟翼控制的风力机叶片设计方案。最后利用气弹耦合仿真计算平台对带有襟翼控制的模型风力机进行性能计算,确定理想实验工况点及对应的降载效果。本文所开展的工作不仅能够为叶片缩比设计提供新思路,更有意义的是为襟翼控制系统在叶片中的实现提供有效借鉴。 展开更多

关键词 智能叶片 尾缘襟翼 风力机缩比设计 降载控制

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风力机智能叶片非定常气动特性分析 被引量：3

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作者 张文广 王奕枫 刘瑞杰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1171-1178,共8页

为研究大型风力机智能叶片的非定常气动特性,以具有尾缘襟翼的NREL 5 MW参考风力机为研究对象,改进动态失速模型并修正动态尾流模型,建立风力机智能叶片的非定常气动模型。进而,通过仿真验证所建模型的准确性。最后,研究在不同尾缘襟翼... 为研究大型风力机智能叶片的非定常气动特性,以具有尾缘襟翼的NREL 5 MW参考风力机为研究对象,改进动态失速模型并修正动态尾流模型,建立风力机智能叶片的非定常气动模型。进而,通过仿真验证所建模型的准确性。最后,研究在不同尾缘襟翼角度下翼型升力系数、叶根挥舞弯矩和风力机功率的变化规律。结果表明,所建模型可较准确模拟翼型周围的非定常流动状态;尾缘襟翼可减小动态失速效应,有利于降低疲劳载荷、抑制功率波动。 展开更多

关键词 风力机 非定常空气动力学 气动特性 智能叶片 尾缘襟翼

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抑制风力发电机叶片高频振动的尾缘襟翼主动控制方法 被引量：3

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作者 刘廷瑞 孙长乐 +2 位作者 李善耀 张晓林 刘桂芳 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期166-174,共9页

针对叶片的高频振动,阐述了抑制风力发电机叶片高频振动的尾缘襟翼主动控制方法。结构模型是基于周向反对称刚度(CAS)铺层设计的复合材料叶片梁模型,基于弹性挥舞/扭转位移的分析,纳入了由步进电机驱动的尾缘襟翼的角度控制。气弹系统... 针对叶片的高频振动,阐述了抑制风力发电机叶片高频振动的尾缘襟翼主动控制方法。结构模型是基于周向反对称刚度(CAS)铺层设计的复合材料叶片梁模型,基于弹性挥舞/扭转位移的分析,纳入了由步进电机驱动的尾缘襟翼的角度控制。气弹系统的气动力是基于一种新颖的适合于尾缘襟翼的准稳态模型,其偏微分气弹方程组的求解是基于Galerkin法的离散化。通过基于尾缘襟翼摆角的主动控制成功抑制了叶片高频振动。主动控制是基于线性矩阵不等式(LMI)设计和状态观察器设计的H∞控制算法,其研究基于时域响应的稳定性分析和鲁棒控制方法,实现位移响应分析、鲁棒性能分析,以襟翼角度输入控制信号展示。LMI的优化机理是在选定鲁棒控制参数的基础上,优化不确定的鲁棒性能参数,使得被控位移和控制输入均保持在一个合理的范围。为降低全状态反馈时状态变量检测的误差影响,利用状态重构和状态观察器来改善控制性能,同时,对比不同的鲁棒性能参数和不同的风速激励下的高频振动控制结果,验证了基于LMI的H∞控制算法的可靠性和鲁棒性。基于S7–300 PLC和WinCC组态软件的“实时OPC技术”,采用一种过程控制实验,验证了控制算法在工程应用中的可行性,因为算法复杂性而无法在常规控制器硬件中运行的智能控制算法,提供了一种实时工程应用的可行性方案。 展开更多

关键词 风力发电机 叶片高频振动 尾缘襟翼 主动控制 H∞控制

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