白叶飞
,
汪建文
,
赵元星
,
贺玲丽
,
侯亚丽
工程热物理学报
采用旋转机械应力应变无线遥测技术,在直流式低速风洞开口段对风力机叶片运行状态中的应力应变特性进行了实验研究,结果表明:在相同尖速比下,叶片各截面沿展向向外位置增加应变值逐渐减小,随着风速的增加,压力面的应变值增加幅度大于吸力面,叶根处应变增加幅度大于叶尖,并在0.55R到0.75R段应变拟合曲线略微凸起,主要是气动力在该截面区作用的效果;在相同风速下,叶片各截面沿展向向外位置增加应变值逐渐减小,且各截面的应变值随着尖速比的增加而增大,叶根较叶尖增加幅值更明显,叶根部位所受离心力增加较快;相同翼面处前缘点的应变值大于后缘点的应变值.为开展大型风力发电机组叶片动态应变检测积累了可鉴借的经验.
关键词:
水平轴风力机
,
旋转遥测
,
动态应变
,
实验
王强
,
徐宁
,
王胜军
,
徐建中
工程热物理学报
三维面元法利用面网格实现三维势流流场的求解,不但可以准确地计算压力系数分布等叶片三维流场信息,又不需要耗费过多的计算时间,为分析风力机三维流场提供了有效的途径.边界层模型可以有效地计算近壁黏性区,从而补充面元法的不足.基于三维面元法和二维边界层模型建立黏性无黏耦合模型,并以Joukowsky翼型为案例验证面元法模型准确性.利用黏性无黏耦合模型对NREL Phase VⅥ风力机叶片的三维流场进行了具体的分析.计算结果表明黏性无黏耦合模型具有效率高计算准确等特点,适合于风电叶片气弹耦合问题的研究.
关键词:
水平轴风力机
,
三维面元法
,
边界层方法
,
黏性无黏耦合模型
李军向
,
薛忠民
,
王继辉
玻璃钢/复合材料
doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2008.06.004
设计高性能水平轴风机是如今风机设计的趋势.风机工作环境恶劣,要计算所有因素对风机性能的影响不太现实.本文运用动量理论和叶素理论分析了实度、桨矩角、锥角、倾角和叶片厚度对风轮气动性能的影响.分析表明,风轮气动性能对实度、桨矩角敏感度高,叶片厚度对风轮气动性能影响不大.对敏感参数进行优化设计,有利于风机在低成本情况下提高其性能.
关键词:
气动性能
,
影响因素
,
水平轴风机
,
动量
,
叶素
张立茹
,
汪建文
,
于海鹏
,
由志刚
,
高志鹰
工程热物理学报
在额定尖速比下,结合滑移网格的大涡模拟方法,对有无叶尖S型小翼的三叶片水平轴风力机流场特性进行了数值研究,结果表明：加装S型小翼后,改善了风轮上游的速度及压力分布情况,汲取了更多的风能;风轮压力面及吸力面的最大压差由1359 Pa提高到1756 Pa,使风轮功率放大;叶尖涡结构扩展规律与PIV（Particle Image Velocimetry）实验结果一致,叶尖涡轴向速度由15.6 m/s降低到了13.3 m/s,涡漩能量减少,叶尖涡涡量强度减弱,降低了气动噪声。
关键词:
水平轴风力机
,
S型小翼
,
流场特性
,
影响
高志鹰
,
汪建文
,
韩晓亮
工程热物理学报
在水平轴风力机叶尖添加结构合适的小翼，可以改变风轮表面的压力分布，提高功率输出，并调整风轮的动频曲线走势，改善其结构动态特性。本文提出S型叶尖小翼结构形式，采用5因素5水平的正交实验方法，找到在不同尖速比下均具有较好功率放大效果的最优叶尖小翼结构。采用轴编码器定位周期采样技术，在直流式低速风洞开口段对动态旋转风力机添加最优S型小翼和不添加小翼时的近尾迹流动进行了对比PIV测试。结果表明，结构合适的S型叶尖小翼可以打散从风轮叶尖脱落的叶尖涡结构，在测试方位面内形成多个涡量集中区域，而且使叶尖涡内高涡量区域减小，降低叶尖涡的强度，改善风轮的空气动力学特性，提高风轮的功率系数．
关键词:
水平轴风力机
,
尾迹
,
叶尖小翼
,
涡量
高志鹰
,
汪建文
,
东雪青
,
由志刚
,
李运志
工程热物理学报
采用5因素5水平的正交实验方法,找到在不同尖速比下均具有较好功率放大效果的S型叶尖小翼结构,对其影响近尾迹流动与声辐射的特征进行了测试.发现该小翼可以打散从风轮叶尖脱落的叶尖涡结构,在测试方位面内形成多个涡量集中区域,而且使叶尖涡内高涡量区域减小,降低叶尖涡的强度.同时,该小翼还可以使叶尖附近的压力脉动衰减,高压力脉动区域缩小,降低声辐射的强度,有效降低近尾迹中的声压级,靠近风轮附近测点的最大声压级降幅超过10dB,在1倍风轮直径下游位置的声压级降幅为2～7 dB.对S型叶尖小翼影响近尾迹流动和声辐射的研究,为提高风力机性能和降噪途径的探索积累了经验.
关键词:
水平轴风力机
,
噪声
,
压力脉动
沈昕
,
竺晓程
,
杜朝辉
工程热物理学报
叶片形状的变化对叶片的气动性能有着显著的影响，采用合理的叶片形状可以有效地提高叶片的气动性能。本文采用带自由尾迹的升力面法，研究了风力机叶片的弯掠对风力机整体气动性能的影响。预测结果显示采用前后掠的叶片在一定程度上改变风力机的风能利用系数。使用后掠叶片使叶片在中后段部分所受升力小于前掠叶片上对应升力，而在叶片前端所受升力大于前掠叶片上对应升力，同时使用后掠叶片将在一定程度上增加风力机风能利用系数，而使用前掠叶片则减少风力机风能利用系数。采用上弯或下弯形式的叶片同样也会在一定程度上提高风力机的风能利用系数。
关键词:
弯掠叶片
,
升力面法
,
水平轴风力机
王强
,
徐宇
,
宋娟娟
,
卞凤娇
,
徐建中
工程热物理学报
在风力机流场及其气动性能分析中,计算流体动力学(CFD)方法已受到越来越广泛的关注.近年来出现的致动模型,以在流场中添加体积力源项的形式模拟风力机与三维流场之间的相互作用,极大简化了CFD计算的网格前处理过程、降低了三维CFD计算的网格数量,为大尺度风场的工程计算提供了有效途径.本文研究了致动模型中体积力源项的分布形式,以前期建立的黏性无黏耦合模型为基础构建了新型致动体模型.该模型基于黏性无黏耦合模型提供的压力分布,在叶片真实的三维几何表面布置体积力源项,从而在源头上降低了致动模型所引入的体积力源项分布误差,提高了现有致动模型对叶片三维几何形状的计算精度.
关键词:
水平轴风力机
,
黏性无黏耦合模烈
,
致动体模型
张立茹
,
汪建文
,
孙晓颖
,
朱生华
,
赵虹宇
工程热物理学报
本文采用Fluent软件对半径0.7m,翼型NACA4415的水平轴风力机的三维非定常尾迹流场进行了大涡模拟(LES)计算,计算结果表明:轴向速度分布相对于尾迹中心不对称,同一风速下,在靠近叶根圆周区域,距离风力机旋转平面2R处风力机轴向速度达到最小,由2R～3R区域逐渐过渡,然后增大最终恢复周围环境速度;而在靠近叶尖的圆周区域,在距风轮旋转平面1R处达到最小值,由1R～2R区域逐渐过渡,最终达到周围环境速度;中心涡对尾流影响的长度要大于叶尖涡对尾流长度的影响.尾流区不仅存在叶尖涡和中心涡,还存在叶片尾缘涡;低风速对尾流长度的影响要小于高风速.
关键词:
水平轴风力机
,
尾流流场
,
大涡模拟
