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浮式风机气动-水动-气弹性耦合响应数值模拟 被引量：9
1
作者 黄扬 赵伟文 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2022年第4期88-101,共14页
随着海上风电产业的快速发展,大型浮式风机逐渐从概念设计走向工程应用,但仍面临较大的挑战。一方面,在风、浪等环境载荷的作用下,浮式风机的气动载荷和水动力响应之间存在明显的相互干扰作用;另一方面,风力机大型化使得叶片细、长、薄... 随着海上风电产业的快速发展,大型浮式风机逐渐从概念设计走向工程应用,但仍面临较大的挑战。一方面,在风、浪等环境载荷的作用下,浮式风机的气动载荷和水动力响应之间存在明显的相互干扰作用;另一方面,风力机大型化使得叶片细、长、薄的特点愈发突出,叶片柔性变形十分显著,这会影响到浮式风机的耦合性能。基于两相流CFD求解器naoe⁃FOAM⁃SJTU,结合弹性致动线模型和等效梁理论,建立了浮式风机气动—水动—气弹性耦合响应计算模型,并对规则波和剪切风作用下Spar型浮式风机的气动—水动—气弹性耦合响应进行了数值模拟分析。结果表明,风力机气动载荷使得叶片挥舞变形十分显著,而叶片的扭转变形会明显降低风力机的气动载荷。此外,风力机气动载荷会增大浮式平台的纵荡位移和纵摇角,同时,浮式平台运动响应会导致风力机气动载荷产生大幅度周期性变化。进一步地,叶片结构变形响应会使得浮式风机尾流场的速度损失和湍动能有所降低。 展开更多
关键词 浮式风机 叶片变形 弹性致动线模型 气动载荷 耦合响应
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平台运动对15 MW风机气弹性的影响研究
2
作者 王魁 赵伟文 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期21-35,共15页
随着人们对风力发电经济性要求的提高,风机叶片逐渐变得更长、更柔软,风电场也在不断向深远海发展。因此有必要研究气弹性耦合情况下平台运动对风机叶片和风机发电功率的影响。基于弹性致动线模型,研究了纵摇、纵荡运动对浮式风机叶片... 随着人们对风力发电经济性要求的提高,风机叶片逐渐变得更长、更柔软,风电场也在不断向深远海发展。因此有必要研究气弹性耦合情况下平台运动对风机叶片和风机发电功率的影响。基于弹性致动线模型,研究了纵摇、纵荡运动对浮式风机叶片气弹性的影响,分析了气动功率、气动推力和叶片变形。研究发现:由于强迫运动产生了额外的附加速度,15 MW风机气动功率波动可达3个标准差,风机的平均气动功率也因此而减小;叶片弯曲和扭转变形沿叶片展向呈非线性分布,叶尖挥舞变形最大值可达14 m,在设计塔架、叶片预倾角时应当预留出一定的变形空间;由于平台纵摇运动附加在各截面处的速度不同,叶片的变形会呈现出非对称的波动,这会使风力机叶片产生额外的气动载荷波动和结构响应。 展开更多
关键词 弹性致动线模型 气弹性耦合 强迫运动 漂浮式风机
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考虑叶片结构变形的错列式两风机尾流干扰效应研究
3
作者 郑建才 赵伟文 万德成 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2023年第5期710-717,共8页
随着风力机技术日益成熟,叶片逐渐向大型化和柔性化发展。同时,不同布置形式下风力机之间会产生复杂的尾流干扰效应,因此考虑多风机叶片气动-弹性耦合的尾流干扰效应成为了重要课题。该文采用自主研发求解器FEWF-SJTU,基于欧拉-伯努利... 随着风力机技术日益成熟,叶片逐渐向大型化和柔性化发展。同时,不同布置形式下风力机之间会产生复杂的尾流干扰效应,因此考虑多风机叶片气动-弹性耦合的尾流干扰效应成为了重要课题。该文采用自主研发求解器FEWF-SJTU,基于欧拉-伯努利梁理论和致动线模型,进行了湍流入流条件下错列式两风力机气动-弹性耦合尾流效应大涡模拟研究。结果表明:随着错列间距的增大,下游风机在挥舞方向上的变形量逐渐增大,而摆振和扭转方向上的变形量逐渐减小;考虑叶片结构变形对推力的影响作用相对较大,但是随着错列间距的增大,下游风机气动功率的增长率大于气动推力;叶片结构变形主要影响远尾流区的尾流速度和尾涡结构,且随着错列间距的增大,风力机之间的干扰效应相对减小。 展开更多
关键词 弹性致动线模型 气动-弹性耦合 风机布置 尾流干扰效应
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