【摘 要】
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近几十年风电行业发展迅猛,许多风力发电机组(简称“风力机”)已经达到其服役年限的末期。叶片是风力机的核心部件,长时间运行于恶劣的自然环境中,风力机叶片受到复杂交变载荷的影响,极易造成损伤,而裂纹是叶片损伤的主要形式。若不能及时对其修复,裂纹会不断延展,进而导致叶片断裂,对风轮甚至整个机组带来严重损失。因此,研究风力机叶片的裂纹损伤具有极为重要的意义。本文以含裂纹损伤1.5MW风力机风轮为研究对象,
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近几十年风电行业发展迅猛,许多风力发电机组(简称“风力机”)已经达到其服役年限的末期。叶片是风力机的核心部件,长时间运行于恶劣的自然环境中,风力机叶片受到复杂交变载荷的影响,极易造成损伤,而裂纹是叶片损伤的主要形式。若不能及时对其修复,裂纹会不断延展,进而导致叶片断裂,对风轮甚至整个机组带来严重损失。因此,研究风力机叶片的裂纹损伤具有极为重要的意义。本文以含裂纹损伤1.5MW风力机风轮为研究对象,以数值计算的方法,研究含裂纹损伤风力机叶片的动态特性,裂纹的扩展规律,以及损伤叶片的失效特性。通过与无人
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风能作为一种清洁可再生能源,取之不尽用之不竭。高效的开发利用风能对降低全球碳排放、缓解温室效应、解决能源短缺问题具有重大意义。垂直轴风力机具有结构简单、风向适应性强、对环境影响较低等优点,主要依靠叶片前后流体速度差与压力差产生的升力作用驱动叶轮的转动。本文主要通过对H型垂直轴风力机气动作用进行分析,通过设计一组协同交互作用的垂直轴风力机系统,兼有能量转换装置、动力传递机构、储能发电机构。通过数值模
随着分布式风电在可再生能源中占比日益提高,多样化的分布式风电项目对机组的可靠性及安全性提出了更高要求。因此课题组提出一种主动调节输出功率的伞形风力发电机,该风力发电机可以在超额定风速工况下通过调整收缩角达到稳定输出功率及保护风力机的目的。但在实际运行过程中,伞形调节机构承受着十分复杂的交变载荷,为了避免调节机构关键零部件受到机械损害,保证伞形风力发电机安全、可靠的运行,对其进行不同收缩角工况下的载
定桨距失速型风力机出于对旋转风轮启动性能的考虑,叶根处翼型的设计安装角一般较大,其目的是使风力机在低风速下获得较大的转矩,而当风轮顺利启动后,风轮的主要出力区将由叶根向叶中、叶尖移动,这将导致风轮在正常启动后,叶根由于相对较大的叶素攻角,使靠近叶根部截面翼型较容易出现流动分离,甚至发生失速现象,从而一定程度上限制叶片的做功能力。然而发现,通过对翼型吸力面进行凹变,并合理选择凹变的几何特征及位置可实
随着风电技术的发展成熟,分散式风力发电应用日益广泛。分散式风力发电具备建设灵活、能源利用率较高等优点,但同时也存在缺少测风塔数据支持和风能预测系统缺失等问题。这些问题结合风资源本身的不确定性加剧了风电供能的不确定性,为电力系统带来隐患。为了改善上述情况,本文就分散式风力发电系统风功率预测技术展开研究,针对分散式风力发电特点,以风速预测算法为核心研究内容,分阶段对数据处理、风速预测算法、预测结果的调
在役风力机叶片长度较大,当叶片承受强风荷载时,易出现疲劳损伤,这给叶片的维护和维修带来了新的挑战,严重影响风力机正常运行,降低了工作效率。本文以1.5 MW水平轴风力机叶片作为研究对象,基于风力机叶片的气弹响应原理,通过流固耦合数值计算方法,探究叶片在强风工况下的动态特性。同时计算启停变工况下叶片的气弹稳定性,并进行叶片失效损伤评估。基于本课题研究结论,可预测风力机叶片最易出现失效损伤的区域及失效
近年来,为了应对日益严峻的环境污染及能源危机,调整能源结构,推进可再生能源的产业化发展已成为趋势。风资源清洁、易于获取的优点使得风电技术在过去几十年得以快速发展。目前,风场开发面对的挑战之一是风能的分布相对分散,与传统风力机相比,分散式风力机可以实现风资源的分散利用,是目前的研究热点。但是分散式风电机组安装环境复杂,尤其是当上游有建筑物存在时,不同来流风况会造成风力机流场特性变化,并且影响其运行性
自然界中风向多变,风力机往往处在偏航状态下运行。叶片作为风力机最关键的部件,受到不同交变载荷作用,叶片发生变形,变形又会引起绕流流场的变化,加剧叶片周围及近尾迹流场的复杂程度,严重影响风力机气动性能。针对偏航工况下风力机叶片与流场之间的相互作用而产生的变形影响叶片绕流流场问题,本文以课题组自行研发的某S翼型额定功率300 W,直径1.4 m的三叶片水平轴风力机为研究对象,在不同偏航角、不同风速、不
在世界各国积极调整能源结构以应对全球能源危机的背景下,针对沙漠光伏电站规模日益扩增的发展现状,提出以下两方面的研究内容:其一,在沙漠地区规模化建立太阳能光伏发电站对于局部区域的沙漠风沙运动造成的分异作用,其二,光伏组件以阵列的形式架设并运行在沙质地表的沙漠环境中,当风沙运动过境光伏阵列时对不同相对位置的组件输出性能的影响规律,借此讨论在沙漠地区规模化建立光伏电站运行,于沙漠气候特征产物—风沙运动以
近几年来,能源的消耗在不断的增加,加速了化石能源的枯竭,因此越来越多的研究人员致力于开发可以替代化石能源的新能源,其中风能作为十分具有前景的新能源之一受到了人们的广泛关注。对风能资源的利用,主要依靠的是风力机从空气中捕获动能转化为电能,其中根据风力机的转轴方向不同将其分为水平轴风力机和垂直轴风力机。水平轴风力机目前发展较快,适用于大型并网发电站,多为兆瓦级大型风力机。相对来说,垂直轴风力机的发展相
针对风速及风向的不断变化,易使风轮产生偏航现象,降低了风能利用率和稳定性。采取理论分析及数值模拟相结合手段,开展了塔影效应对风轮气动特性的影响,从而进行塔架外型的优化,最终实现改善整机的气动特性,提高输出功率的研究。主要内容如下:(1)研究了额定工况下风力发电机的绕流场特性及气动荷载,设定r为y轴方向下尾舵到所选截面的距离,R为风轮半径,据此选取典型截面分析气动特性。其中r/R(28)40%截面偏