风力机尾流对测风仪数据精度的影响研究

发布时间：2021-04-19 02:54

　　风力机在实际运行中,当其运行工况发生变化时,控制系统会依据测风仪测得的风数据进行机组调节以保证机组处于最佳运行状态。由于受风力机尾流的影响,测风仪测得的风数据与真实来流之间存在偏差,偏差的存在将对控制系统的控制精度产生影响。因此,本文采用真机实验与数值模拟相结合的方法对测风仪的测量精度进行研究。得如下结论:由真机实验可知:采用激光雷达测风系统对风力机测风仪测量的风数据校正,并采用bin法实验数据进行处理,可以定量分析测风仪的测量偏差。在转轮转速未达到额定转速,测风仪测量的风速偏差随来流的风速的增加而变大,风向偏差随来流风速的增加减小;转轮转速达到额定转速,测风仪测量风速、风向偏差均随来流的增加逐渐减小,且当风速大于10m/s时,风向偏差将维持约3.5°附近保持不变;同时,根据实验数据,对测风仪测量风速采用二次函数进行修正效果较好。由数值模拟可知:在实验的基础上,对风力机的尾流分布进行数值研究。结果表明:风力机尾流对测风仪测量精度的影响程度与叶尖速比有关,叶尖速比越小,影响越大;与实验对比,采用定常模拟监测得到风速仪和风向仪位置上的风速、风向值大于实验测量值,且最大误差分别为0.376m... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 风力机尾流国内外研究现状
        1.2.1 风力机尾流
        1.2.2 风力机尾流的实验研究
        1.2.3 风力机尾流数值模拟
    1.3 本文主要研究内容
2 风工程空气动力学及数值模拟理论
    2.1 风工程空气动力学
        2.1.1 动量-叶素理论
        2.1.2 修正动量.叶素理论
        2.1.3 Glauert修正理论
    2.2 计算流体力学基本理论
        2.2.1 流动基本控制方程
        2.2.2 湍流模型
    2.4 本章小结
3 风力机测风仪校准实验
    3.1 风力机测风仪校准实验
        3.1.1 风力机测风仪校准实验方案
        3.1.2 实验设备与实验步骤
    3.2 风力机实验结果及分析
        3.2.1 实验数据评估
        3.2.2 实验结果分析
        3.2.3 数据回归
    3.3 本章小结
4 风力机尾流的三维数值分析
    4.1 风力机计算模型的建立
        4.1.1 计算模型建立
        4.1.2 风力机计算域以及网格划分
        4.1.3 边界条件给定
    4.2 网格和湍流模型无关性验证
        4.2.1 湍流模型选择
        4.2.2 网格无关性验证
    4.3 计算结果分析
        4.3.1 风力机尾流速度分布
        4.3.2 测风仪安放位置速度分布
        4.3.3 风速仪和风向仪监测结果分析
    4.4 小结
5 风速仪与风向仪的被动响应计算
    5.1 风速仪和风向仪的模型建立与运动问题解决
        5.1.1 模型建立
        5.1.2 风速仪和风向仪运动问题解决方案
        5.1.3 风速仪和风向仪旋转域设定
        5.1.4 边界条件给定
    5.2 尾流对风向仪动态响应分析
        5.2.1 风速仪转矩随时间变化
        5.2.2 风速仪一个稳定周期内的压力分布
        5.2.3 尾流对测风仪测量值的影响
    5.3 尾流对风向仪动态响应分析
        5.3.1 风向仪转矩随时间变化
        5.3.2 风向仪水平截面速度矢量云图
    5.4 转轮旋转对计算功率与测量风速的影响
        5.4.1 风轮旋转平面的速度分布
        5.4.2 转轮旋转对功率与测量风速的影响
    5.5 小结
6 寻优风速仪安放位置
    6.1 监测点设置与边界条件给定。
        6.1.1 监测点设定
        6.1.2 边界条件给定
    6.2 数值结果分析
        6.2.1 不同测风位置监测结果分析
        6.2.2 同一监测位置不同风速下监测结果分析
    6.3 总结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
在校期间发表论文


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[2]基于CFD的三杯式风速仪空气动力学特性数值模拟与结构优化设计[D]. 袁琨.上海大学 2016
[3]中国风能资源的地理分布及风电开发利用初步评价[D]. 兰忠成.兰州大学 2015
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本文编号：3146686