海上浮式风力机气动力性能研究

发布时间：2020-06-15 07:40

【摘要】：随着国民经济的飞速发展，用电量的大幅提高，如何保障电力供应，将成为一个新的课题。海洋风能作为一种绿色能源越来越受到世界各国的重视并得到了广泛的开发和利用。随着海上风能开发向深水领域的发展，常规固定式基础将难以适应深海环境的要求，采用浮式基础是必然的选择。而海上浮式风力发电系统除了要承受风带来的载荷以外，还要承受由于波浪和海流引起的载荷。在波浪和海流作用下浮式基础的六自由度运动对风力机的性能特性也将产生不可忽略的影响，因此在这种环境下预测风力机的气动力特性显得尤为重要。另外，海上风力资源的湍流特性对浮式风电系统尤其是风力机的性能将带来重要影响，而这种影响将通过风力机输出功率与风速的三次方关系被进一步放大，因此要给以足够重视。 本文首先使用统计参数对湍流风进行了描述，分析了湍流风的统计特性及影响因素。并基于von Karman谱，采用谐波合成法对风力机盘面处的风湍流进行了模拟。随后对经典叶素动量（BEM）理论进行了详细阐述，分析了经典BEM理论的不足并引入了对应的修正模型。并根据修正后的经典BEM理论对美国可再生能源实验室的UAE实验风力机进行了模拟，同时将计算结果与实验数据相比较来考察经典BEM理论的精确性。 论文中根据浮式风力机的特性采用5套坐标系进行了描述，并推演了非定常BEM理论的主要公式，同时为计入流动延时效果引入了动态尾流模型，而在处理尾流偏向工况时采用了偏航模型。通过对非定常BEM理论计算结果的分析比较研究了非定常BEM理论的特点。其后，采用非定常BEM理论对处于湍流风中的风力机性能进行了计算，并将结果与稳态风条件下的数值进行比较以分析湍流风带来的影响。最后，考虑浮式基础运动对入流风速的影响，以及对风力机方位带来的变化，将浮式基础的运动引入到风力机性能的计算中，采用非定常BEM理论进行计算。并通过改变浮式基础运动形式或运动参数，来研究浮式基础的运动对风力机性能带来的影响。 研究结果表明，BEM理论能够有效的对风力机的性能进行模拟。而在湍流风作用下风力性能将产生大幅波动。浮式基础的艏摇运动会对风力机的性能产生严重影响，而运动的幅值及初值是其中的关键参数。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK83
【图文】：

32图 3.9 经典 BEM 理论求解流程叶素动量理论的修正 BEM 理论过于简单，因此其本身的应用有较大的局限性。而和依赖的假设有直接关系。为此，研究者们为了弥补 BEM 理了一系列关于经典 BEM 理论的修正。下面将就其中主要的一dtl 叶尖及桨毂损失修正因子假设中，认为风力机转子是由无数个叶片组成的可渗透盘面，转子是由有限的几个叶片组成，这就使得来流通过有限的几个系统与假设的情况不一致。使得经典 BEM 理论未包含由叶尖

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

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本文编号：2714109