任鹏飞
,
徐宇
,
宋娟娟
,
徐建中
工程热物理学报
本文利用商用CFD软件Numeca针对NREL Phase VI风轮结冰前后进行数值计算,计算包含风速由5 m/s至17 m/s区间各典型工况,并对计算结果进行了气动参数和载荷等相关分析.由此得出结论:结冰可以带来最高达51％的功率损失,同时会使风力机提前失速以及提高了启动风速等;结冰会导致在较高风速下叶根挥舞弯矩急剧增大从而增大叶片叶根强度要求;另一方面由叶片沿展向载荷分布得出结冰对整机影响主要集中在大于90％叶展的外侧区域,该区域是除冰防冰系统主要作用区域.
关键词:
结冰
,
风力机
,
气动性能
,
载荷分布
卞凤娇
,
徐宇
,
王强
,
宋娟娟
,
徐建中
工程热物理学报
致动模型是一种较新的CFD计算模型,通过在N-S方程添加源项的形式模拟叶片对流场的作用,减少了网格数量和计算时间.本文结合面元法在致动模型上提出一种改进致动面模型,并在OpenFoam平台对改进致动面模型进行尾流预测,数值研究了NREL Phase VI水平轴风力机在均匀来流中的流场特性,对垂直和错排两种排布方式下的多风机尾流流场特性作出分析,如涡结构、速度亏损、尾迹干涉等,为深入研究风力机尾流以及风场开发提供了一定的依据.
关键词:
改进致动面
,
尾流干涉
,
多风机
汪仲夏
,
刘磊
,
徐宇
,
徐建中
工程热物理学报
将基于POD的降阶模型应用于风力机翼型的气动研究。首先应用CFD数值模拟得到一系列快照结果；应用基于本征正交分解（POD）的方法得到流场的一组基模态，认为对于所研究的问题，任一流场可以由这些基模态通过线性表达得到；对控制方程进行Galerkin投影，得到降阶模型，将离散求解N—S方程的问题转化为一组只有十几个自由度的常微分方程，从而减少计算时间，提高计算效率。并对二维翼型的绕流的定常和非定常问题进行了分析，计算结果表明，降阶模型可以较好地捕捉流动的特征，与直接CFD模拟相比计算精度相当，但大幅有效地提高了计算效率。
关键词:
降阶模型
,
CFD
,
Galerkin投影
,
本征正交分解
宋娟娟
,
徐宇
,
陈洪胜
,
徐建中
工程热物理学报
风力发电机组不断向大型化发展,风力机叶片的长度越来越长,为满足其结构要求,需要在叶片内侧采用厚翼型,而厚翼型在大攻角下容易导致流动分离,影响功率输出。本文通过对某一风力机叶片进行数值模拟,分析其近叶根处的流场,发现存在较大的流动分离现象。针对两种工况,在叶片内侧最大弦长位置增加环形扰流器后进行数值模拟,与原始叶片进行比较。结果表明：扰流器可以有效减小叶片内侧的流动分离区域,风速为11 m/s和15 m/s时功率都得到一定程度的提高,扰流器附近截面上的压力分布也有所改善。
关键词:
扰流器
,
风电叶片
,
性能
,
数值模拟
徐宇
,
徐荣军
,
陈家昶
,
范正洁
,
李成斌
,
王恩刚
连铸
doi:10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20140147
实验研究了旋转电磁搅拌对1Cr13不锈钢铸态组织的影响.结果表明:无电磁搅拌时,铸锭的凝固组织以柱状晶为主,在中心部位形成晶间搭桥,且存在中心缩孔、疏松缺陷;合理的电磁搅拌参数能促进凝固补缩,实验条件下,在铸锭浇注完成90 s后,施加电流为250A,频率为12 Hz,持续时间为60 s的旋转电磁搅拌能促进凝固补缩,提高铸锭的等轴晶率,显著提高铸锭的质量;电磁搅拌使C、Cr元素分布得更均匀,偏析程度减小.
关键词:
1Cr13
,
电磁搅拌
,
凝固补缩
,
温度梯度
李传峰
,
徐宇
,
赵晓路
,
徐建中
工程热物理学报
采用计算流体力学方法研究了带有运动尾缘襟翼的风力机翼型,考察了襟翼偏转角频率对翼型气动参数及非定常特性的影响.结果表明:多数情况下,翼型升力系数滞后于偏转角变化,且相位差随着角频率的增加先增大后减小;尾缘襟翼改变升力系数的能力随着角频率的增加而减小;以尾缘襟翼长度为特征尺度定义的襟翼折合频率可作为尾缘襟翼问题非定常特性的判断准则,当该折合频率大于或接近0.01时,流场具有明显的非定常特性.
关键词:
风力机翼型
,
尾缘襟翼
,
动态特性
,
襟翼折合频率
李传峰
,
汪仲夏
,
徐宇
,
徐建中
工程热物理学报
本文基于动量-叶素理论推导了预弯式风力机叶片气动变桨力矩的定性表达式,分析了在理想优化条件下力矩的变化趋势,与直叶片进行了比较,并采用FOCUS商业软件进行了计算分析.结果表明,在正常攻角范围内,气动变桨力矩与桨距角增大方向一致,叶片预弯可以在一定程度上增大气动变桨力矩,从而减小总体变桨力矩.
关键词:
预弯
,
变桨力矩
,
动量-叶素理论
,
FOCUS
秦志文
,
徐宇
,
杨科
,
徐建中
工程热物理学报
本文通过对一40 m商业风力机叶片进行三维建模和详细的结构铺层,在叶根挥舞极限载荷条件下研究了叶片铺层结构强度。模型重量及模态频率与试验值吻合很好;主梁帽承受较大的载荷;在主梁帽内段及叶根过渡区域纤维失效因子较大,吸力面与压力面纤维失效因子大小与受力规律不一致;主梁帽在叶根过渡处纤维（层）间失效因子较大,主梁帽靠近叶根段表现为C型失效模式,中段表现为B型失效模式,其余大部分位置表现为A型失效模式。
关键词:
复合材料
,
铺层
,
强度
,
有限元
,
失效
李传峰
,
徐宇
,
宋娟娟
,
赵晓路
,
徐建中
工程热物理学报
引入试验中正交设计的思想，通过数值模拟研究了风力机翼型尾缘襟翼不同参数的影响。采用带有转捩模型的SSTk—u湍流模型模拟了基于S809的尾缘襟翼的尺寸、偏斜角度和形状的影响。结果表明：尾缘襟翼尺寸、偏斜角度对于翼型相关气动参数影响较大，在考查参数范围内折中采用10％弦长、偏斜10°的尾缘襟翼综合性能较好；尾缘襟翼形状函数影响相对较小，采用变化较平缓的尾缘襟翼有利于保持流动稳定性。
关键词:
风力机翼型
,
尾缘襟翼
,
正交设计
任鹏飞
,
徐宇
,
宋娟娟
,
徐建中
工程热物理学报
利用商用软件Fluent并采用四方程Transition SST模型针对NREL S809翼型在不同温度、液态水含量(LWC)、攻角等条件下所得到结冰翼型,在Re =1.0E+06时进行流场计算并得到各项气动参数.同时对结冰软件Lewice相同条件得到结冰后翼型进行对比计算,并对各实验环境因素对于翼型周围流场影响进行了对比分析,最终得出结论:实验结冰翼型与软件模拟结冰翼型气动性能差异较大,同时在霜冰生成的条件范围内,环境温度相对越高、LWC越低、攻角相对越大,其翼型的气动性能表现更好,但均低于无结冰发生翼型的气动性能.
关键词:
霜冰
,
环境温度
,
液态水含量LWC
,
攻角α
