国家自然科学基金(11262011)
- 作品数：12 被引量：40H指数：4
- 相关作者：杨从新张旭耀张强李晔更多>>
- 相关机构：兰州理工大学中车株洲电力机车研究所有限公司西华大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理电气工程理学农业科学更多>>
- 大型风力机叶片盒型主梁主参数优化计算被引量：4
- 2014年
- 为了确定叶片盒型主梁位置和宽度对叶片结构设计的影响,对风力机叶片主梁位置和宽度参数的确定进行探讨.基于等代设计法,对盒型主梁的风力机叶片进行铺层厚度计算,将叶片剖面分为3部分:前缘、主梁和后缘,以前抗剪腹板和后抗剪腹板的位置为变量,以叶片的质量线密度最小为目标,采用遗传算法进行设计优化.根据计算结果,采用等代设计法计算铺层厚度能够满足精度要求并且选取合适的主梁安放位置和改变主梁宽度能够有效减轻叶片重量.
- 杨从新张强
- 关键词：风力机叶片
- 低空急流结构变化对水平轴风力机气动性能的影响被引量：3
- 2020年
- 为了解低空急流结构变化对水平轴风力机气动性能的影响,以一台1.5 MW的三叶片变速变桨型风力机作为研究对象,通过数值计算的方法进行模拟,选取3组急流宽度和5组急流强度作为变化的低空急流结构特征进行研究,得到以下结论:急流宽度增加,风轮功率和推力增加,但增长率下降;急流强度增加,风轮功率和推力增加。急流宽度或急流强度增加都会使得叶片吸力面失速区扩大,流动分离线前移,但两者的影响方式不同。急流宽度或急流强度增加时,叶片各截面的压力系数增加;各截面单位展长上的法向力和切向力总趋势是随急流宽度或急流强度的增加而增加,但由于叶片的失速状况不一样,在部分截面法向力和切向力会出现与总体趋势不同的现象。急流高度作为低空急流的另一重要特征,将在未来的工作中探索其对水平轴风力机气动性能的影响。
- 杨从新罗颂李寿图张旭耀
- 关键词：风力机空气动力学计算流体力学低空急流水平轴
- 基于实验分析入流湍流积分尺度对水平轴风力机功率波动的影响被引量：3
- 2021年
- 以3.6 MW水平轴风力机为研究对象,采用外场实验的方法,利用遥感测试技术研究大气边界层湍流尺度对大型水平轴风力机功率波动的影响。结果表明:在风轮前方,风轮半径远处风速较1.5倍风轮直径处下降约5%,而轮毂高度处湍流度却增加近1.5倍;同时,基于数据采集与监控(SCADA)系统数据的风力机输出功率的功率谱特性表明,风力机输出功率的波动可分为3个区域,分别为大尺度气象现象影响区、湍流特征与功率波动耦合区和小尺度湍流脉动影响区,其中湍流特征与功率波动耦合区的功率谱出现-2及-5/3-4的斜率,小尺度湍流脉动影响区域附近出现3个由风轮旋转引起的波峰,且0.064 Hz前后出现Φp/Φu~f-1和Φp/Φu~f-4 2种幂率关系。
- 杨从新王印李寿图杨浩南
- 关键词：风力机湍流流动功率谱密度
- 基于改进VonKarman模型的风力机来流三维风速模拟被引量：4
- 2016年
- 为准确表征风力机来流的三维脉动风场,基于改进Von Karman模型,分别采用谐波叠加法(harmony superposition method,HSM)和自回归滑动平均法(auto-regressive moving-average,ARMA)对某33 k W水平轴风力机来流风况进行脉动风速模拟,并采用现有软件在同等参数下模拟结果与2种方法的对比。结果表明,HSM法所模拟出脉动风速的功率谱与目标谱更加吻合;3种方法自相关性都随时间增大而减小,其中ARMA法和软件模拟结果的自相关性较好;HSM法互相关系数极差值在8.49、11.31、19.80 m的间距上分别为0.764 9、0.580 7、0.438 7,其互相关系数随间距增大而减小,更符合实测结果。研究不仅可为不同风场随机来流条件下风力机气动计算提供依据,也可为近地面其他农业机械及工程设施的风荷载计算提供参考。
- 杨从新郜志腾张旭耀
- 关键词：风力机脉动风速谐波叠加法
- 一种低空急流对水平轴风力机气动性能的影响被引量：1
- 2020年
- 以一台1.5 MW变桨变速型三叶片风力机为研究对象,探讨了三种入流条件下水平轴风力机气动性能的异同,着重研究了一种典型低空急流对水平轴风力机气动性能的影响.结果表明:低空急流下风轮的功率和推力比均匀流和剪切流的大;低空急流下叶片表面压力总体大于其他两种流动,急流衰减内的翼型截面在吸力面中段存在一个比剪切更加显著的压力突降区;叶片各截面的法向力系数和切向力系数整体大于其他两种流动;低空急流下各截面的攻角比剪切流的大0.05%~36.66%,叶片表面的失速区尤其是叶根附近的失速区相对其他两种流动更大,分离线向前缘靠近,急流衰减内的翼型截面分离涡现象更加明显;对不同特征低空急流下水平轴风力机气动性能影响的研究将在未来的工作中进行.
- 杨从新罗颂李寿图张旭耀
- 关键词：水平轴风力机低空急流气动性能CFD
- 水平轴风力机尾流的自相似性与流场特性研究被引量：11
- 2018年
- 为阐明均匀来流条件下水平轴风力机的尾流特性,采用剪切应力输运（k-ωSST）湍流模型,通过求解雷诺时均的N-S方程,在不同叶尖速比（λ）下对某33k W两叶片水平轴风力机风轮的尾流流场进行了数值模拟。结果表明,除了尾流边缘的区域,在风力机下游一定距离处轴向速度亏损开始满足高斯自相似性,叶尖速比越大,在下游离风轮越近的位置越容易达到自相似的状态;同时,随着叶尖速比的增大,尾流区膨胀效应越明显,叶尖涡和叶根涡向下游移动的过程中更早的发生破坏;在风轮下游2D的范围内叶尖涡和叶根涡的涡量强度随离风轮下游距离的增加逐渐减小,涡核面积逐渐增大;在尾流区同一轴向位置,叶尖涡的涡量强度始终大于叶根涡的涡量强度。
- 张旭耀杨从新郜志腾罗颂
- 关键词：风力机尾流自相似性流场特性
- 风电机组传动链动态载荷识别算法及验证
- 2022年
- 以某大型双馈风电机组为研究对象,建立传动链动态载荷特性模型,提出传动链扭转振动和发电机转矩特性相结合的低速轴扭动载荷识别算法。开展多体动力学刚柔耦合模型仿真计算,验证振动特性和动态辨识载荷。结果表明,动态辨识载荷与仿真结果吻合度较高,额定风速以上其平均值偏差约为2%,1 Hz等效疲劳载荷偏差约为6%。样机测试验证结果表明,动态辨识载荷与实测结果具有较高吻合度,等效疲劳载荷偏差在5%以内,满足工程要求。本研究的传动链动态载荷识别方法,引入低通滤波算法,进行自主编程,只需机组自有检测和运行数据,并可获取机组运行过程中的低速轴扭转载荷,为机组安全监控提供有利支撑。
- 巫发明李晔杨从新杨柳王靛
- 关键词：载荷识别振动风电机组动力学传动链
- 非对称翼型反装对H型垂直轴风力机流场分布的影响
- 2018年
- H型垂直轴风力机(H-VAWT)是典型的升力型垂直轴风力机,且有集群式发展的潜力和优势.文中采用数值模拟的研究方法,建立二维模型,对比分析了使用非对称翼型的H-VAWT叶片反装时的流场结构,以及反装时叶片数对H-VAWT流场分布的影响.结果表明:对于非对称翼型的H-VAWT,叶片反装所产生的尾流湍流强度较叶片正装时大,且尾流的恢复能力差,进而影响到H-VAWT在风场中的布局,但是叶片的正装和反装对H-VAWT附近外流场中Y方向上流场分布的影响基本一致;随着叶片数的增加,反装叶片的H-VAWT本身产生尾流的湍流强度增加,这增强了下风轮区域叶片和上风轮区域叶片所产生湍流的相互作用,但是叶片数为3时,叶片的正装和反装所产生的湍流差别不大.
- 李寿图杨从新史广泰张旭耀
- 关键词：垂直轴风力机尾流场数值模拟叶片数
- 湍流强度对风电机组动力学特性及载荷的影响被引量：10
- 2020年
- 为研究湍流强度对机组动力学特性及气动载荷的影响,以3.3 MW三叶片水平轴风电机组为研究对象,采用仿真及试验相结合的方法,并对来流风速和主导载荷进行功率谱分析。通过开展4种湍流强度0.10、0.12、0.14和0.16的计算仿真,结果表明随着湍流强度的增加,风电机组机舱振动加速度、载荷及等效疲劳载荷都有规律性变化。为验证仿真结果的合理性,对某风场的型式测试机组进行1a多的数据测试采集和分析。测试结果表明,机组运行在0.06、0.08、0.10和0.12这4种不同湍流强度下,其机组在不同风速运行下的机组振动及载荷同样出现有规律性的变化,仿真与实测结果的变化趋势吻合度较高。该研究为风电场风电机组的微观选址提供依据,也对风电机组设计有一定的指导意义。
- 巫发明杨从新王靛杨柳
- 关键词：动力学风电机组湍流强度气动载荷
- 低空急流条件下水平轴风力机风轮气动特性的研究被引量：2
- 2021年
- 为阐明低空急流条件下风力机风轮的气动特性,基于工程化的边界层风速模型和Von Karman谱模型建立不同来流的脉动风场,对比研究低空急流条件下NREL 5 MW风力机风轮的输出功率和气动载荷的变化规律。结果表明:如果仅以轮毂高度处的风速作为风力机变桨控制的依据,与均匀来流和剪切来流相比较,低空急流条件下,虽然来流风功率明显增大,但风轮的输出功率在较高风速时反而减小;风轮所受的不平衡气动载荷,包括横向力、纵向力、偏航力矩和倾覆力矩在较高风速时小于剪切来流的结果;且仅以轮毂高度处的风速预测得到的风轮输出功率高于实际结果,其最大相对误差为89.4%。因此,低空急流条件下,为提高风能利用率和风轮输出功率的预测精度,应考虑不同高度位置处的风速大小对风力机进行变桨控制和功率预测。
- 张旭耀杨从新金锐张亚光何攀
- 关键词：低空急流风力机风轮气动载荷
