浮式垂直轴风机的动力学建模、仿真与实验研究
本文选题:浮式垂直轴风机 + 气动力-水动力耦合 ; 参考:《力学学报》2017年02期
【摘要】:考虑气动力和水动力的耦合研究浮式垂直轴风机系统的运动响应,将固定式垂直轴风机的气动载荷计算方法进一步推广到海上浮式垂直轴风机的气动载荷计算.考虑阻尼力、波浪力、风载荷、系泊力等,建立了浮式垂直轴风机系统的纵荡-垂荡-纵摇运动方程.考虑动态失速和浮式基础运动,基于双致动盘多流管理论,推导了风机叶片气动载荷计算公式,编制了数值计算程序.以Sandia 17 m风机为例,验证了气动载荷计算程序的正确性.最后进行了模型实验,其中模型的风机为Φ型达里厄垂直轴风机,支撑基础为桁架式Spar型浮式基础,将模型实验结果与数值计算结果进行了对比,验证了耦合计算程序.结果表明,数值计算得到的风机系统的垂荡、纵摇运动的RAO(幅值响应算子)曲线与模型实验结果吻合较好,验证了耦合程序的正确性.然而,由于数值计算与模型实验在运动自由度、阻尼、风载荷等方面存在差别,数值计算结果与模型实验结果仍有一定的差异.
[Abstract]:Considering the coupling of aerodynamic force and hydrodynamic force, the dynamic response of floating vertical shaft fan system is studied, and the aerodynamic load calculation method of fixed vertical shaft fan is further extended to the calculation of aerodynamic load of floating vertical shaft fan on the sea. Considering the damping force, wave force, wind load and mooring force, the equations of motion of floating vertical shaft fan system are established. Considering the dynamic stall and floating foundation motion, the calculation formula of aerodynamic load of fan blade is derived based on the theory of double actuated disk multi-flow tube, and the numerical calculation program is compiled. Taking Sandia 17 m fan as an example, the correctness of aerodynamic load calculation program is verified. Finally, the model experiment is carried out, in which the fan of the model is 桅 type Darieu vertical axis fan, and the supporting foundation is the Truss Spar floating foundation. The results of the model experiment are compared with the numerical results, and the coupled calculation program is verified. The results show that the rao (amplitude response operator) curves obtained by numerical calculation are in good agreement with the experimental results, and the correctness of the coupled program is verified. However, there are still some differences between numerical calculation and model experiment in terms of motion freedom, damping, wind load and so on.
【作者单位】: 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(51579176) 上海交通大学海洋工程重点试验室开放基金(1501) 天津市自然科学基金(16JCYBJC21200)资助项目
【分类号】:TK83;P75
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 张亮;李志川;张学伟;侯卫松;马勇;;垂直轴潮流能水轮机研究与利用现状[J];应用能源技术;2011年09期
2 周致美;椭圆形线电流垂直轴上的磁场[J];工科物理;1997年04期
3 范鲁宁;袁爱娣;范海绍;;单向开启式垂直轴风力发电的创新和探索[J];科技信息;2014年13期
4 王福宝;郑茂盛;滕海鹏;田洋洋;朱杰武;赵渊;马益平;余历军;忽满利;;垂直轴阻力差型风车驱动磁涡流致热分析[J];西北大学学报(自然科学版);2013年04期
5 车双良,牛荣祥;GJ—341小型遥控光电经纬仪垂直轴系结构可靠性研究[J];光子学报;1993年02期
6 张学伟;张亮;李志川;盛其虎;王树齐;;垂直轴自由变偏角水轮机的多体耦合数值求解方法[J];计算力学学报;2013年03期
7 贝光宙;;垂直轴风力机模型制作与研究[J];小学科技;2002年04期
8 周华狄;关于威尔特T_1、T_2经纬仪垂直轴系损坏的试修[J];测绘通报;1958年10期
9 李永平,贺金玉;用毕-萨定律计算椭圆形电流环垂直轴上的磁场[J];聊城师院学报(自然科学版);1999年02期
10 ;[J];;年期
相关会议论文 前3条
1 汪超;周超英;谢鹏;李占东;;大型双层叶片垂直轴风机气动特性的数值研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
2 杨中甲;顾轶卓;李敏;黎作武;张佐光;;小型垂直轴风电系统与其复合材料叶轮研制[A];第十九届玻璃钢/复合材料学术交流会论文集[C];2012年
3 韩冬;张慧芳;陈欣;刘玉玺;孙章权;周美珍;;基于海上风场的垂直轴风力发电装置研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册)[C];2009年
相关重要报纸文章 前6条
1 记者 常世荣 通讯员 黄海鑫 方菲 郭伟;国内最大垂直轴风机 亮相张北[N];河北经济日报;2011年
2 本报记者 秦可;山东产全球最大垂直轴风电设备明年投运[N];中国工业报;2011年
3 刘超;如何避免管制玻璃瓶垂直轴偏差[N];中国包装报;2003年
4 记者 张雷峰;国内最大垂直轴风机亮相张北[N];张家口日报;2011年
5 本报记者 郭宇 李瞧;中芬风电产业有望加强合作[N];中国工业报;2009年
6 中国农业大学水利与土木工程学院 王德辉 刘竹青;垂直轴风力机和风力致热技术组合值得期待[N];中国电力报;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 韩立;垂直轴风力机翼型优化及数值模拟[D];华北电力大学;2015年
2 赵国栋;H型垂直轴风力机翼型参数设计及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
3 姜翔;离网式垂直轴小型风电控制系统设计[D];西南科技大学;2016年
4 苏银海;小型垂直轴风机低风速下性能优化的实验研究[D];东南大学;2016年
5 巨文斌;H型垂直轴风力发电机气动规律研究[D];重庆大学;2016年
6 张欢;垂直轴潮流能水轮机及导流涵道的水动力性能模拟[D];大连理工大学;2016年
7 王磊;垂直轴阻力差型风机的气动制动研究[D];西北大学;2014年
8 刘文东;垂直轴潮流能水轮机流固耦合研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 李金龙;5kW垂直轴风力机气动性能研究[D];兰州理工大学;2014年
10 Waqar Hussain;变攻角垂直轴潮流能发电水轮机的设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
,本文编号:2039138
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/2039138.html