不同来流条件下大型水平轴风力机的气动弹性分析

发布时间：2021-06-06 19:49

　　随着传统化石能源的大量消耗和现代社会经济的飞速发展,风力发电作为新兴的清洁能源行业而得到各国政策的大力支持正欣欣向荣、蓬勃发展。风力机作为将风能转化为电能的基础和关键环节,自然环境条件的限制和技术革新促使风力机单机容量越来越大,现代风力机尺寸的大型化已经成为潮流,其中叶片和塔筒尺寸的增大往往伴随着结构弹性的增强,更易产生弹性变形。来流的复杂性和机组结构弹性变形的不稳定性对风力机的气动性能和载荷产生不利影响。因此本文基于FAST软件平台,以NREL 5MW陆上水平轴风力机为研究对象,采用修正动量叶素理论（BEM）和几何精确梁理论（GEBT）耦合的叶片气弹研究方法,同时考虑了塔筒弹性变形和其他结构部件的系统耦合作用,研究不同来流条件下叶片和塔筒的气弹变形及其对风力机气动性能和载荷的影响。主要研究工作如下:（1）对FAST程序实现的气弹耦合数值计算方法的准确性进行了验证,采用AeroDyn+BeamDyn的空气动力和结构动力耦合计算方法与AeroDyn+ElastoDyn相比能够准确反映5MW风力机叶片的非线性和大变形特征,并且可以描述叶片的弯扭耦合特性,适用于大型风力机的气弹性能分析与研究... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

FAST子模块功能关系图[89]

不同来流条件下大型水平轴风力机的气动弹性分析263.2.3FAST仿真流程FAST程序通过输入文件控制输入参数的选定，调用各模块输入文件到FAST主程序实现算例的运行，其仿真流程图如图3.4。本课题的仿真运行环境为Windows10DOS系统命令窗口，选取Test18.fst主输入文件作为5MW模型风力机的FAST代码。主输入文件的代码包含对仿真过程的整体控制，仿真时间步长和总时长、各子模块的选用和组合、子模块输入文件的调用路径、输出文件格式和线性化分析控制参数。其中选用的子模块同样由对应的输入文件来定义具体参数设定，包含3.1中叶片和塔筒的气动及结构性质描述，来流风速、风轮转速、叶片桨距角的输入控制。在每个子模块文件的末尾可以根据研究目的给定输出参数字符串，作为仿真输出信息。最后在DOS系统窗口调用FAST程序的执行文件，在仿真结束后输出后缀为.out格式的时域结果文件，即完成风力机单个工况的仿真。图3.4FAST仿真流程图

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流固耦合的风力机叶片变形研究[J]. 喻涛涛,张立茹,王雪丽.  可再生能源. 2019(09)
[2]发展太阳能和风能发电技术 加速推进我国能源转型[J]. 李耀华,孔力.  中国科学院院刊. 2019(04)
[3]水平轴风力机叶片经典颤振速度参数敏感性分析（英文）[J]. 高强,蔡新,郭兴文,孟瑞.  Journal of Central South University. 2018(07)
[4]基于BEM的风力机叶片形变及气动性能[J]. 何佳,肖杨,邓友汉,巫世晶.  中南大学学报(自然科学版). 2017(09)
[5]大型风力机叶片非线性流固耦合模型[J]. 吕品,廖明夫,尹尧杰.  太阳能学报. 2017(08)
[6]气动弹性影响下复合材料风力机叶片结构设计[J]. 陈进,李松林,沈文忠,郭小锋.  太阳能学报. 2017(05)
[7]非定常条件下风力机柔性叶片气弹耦合分析[J]. 李德源,汪显能,莫文威,钟灿堂.  太阳能学报. 2017(04)
[8]基于高精度有限元模型的叶片气弹耦合分析[J]. 赵鹰,廖猜猜,秦志文,杨科.  工程热物理学报. 2017(04)
[9]高速强湍流风况下的风力机结构动力学响应[J]. 杨阳,李春,缪维跑,叶柯华,叶舟.  动力工程学报. 2016(08)
[10]风力机叶片翼段气弹变形对翼型气动特性影响分析[J]. 汪泉,余波,王君,孙金风,任军,魏琼.  可再生能源. 2016(04)

硕士论文
[1]中国风切变指数时空变化分析[D]. 李鸿秀.兰州大学 2016



本文编号：3215028