不同稳定度下大气边界层模拟及实测数据验证研究

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作者 张子良 郭乃志 +2 位作者 易侃 文仁强 石可重 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期112-117,共6页

大气边界层的模拟是风电场风能资源评估的核心环节。然而,现有大气边界层模拟研究中广泛存在对实际气象因素考虑欠缺,从而导致模拟准确性不足的问题。为此,该文结合实际测风数据与开源计算流体力学软件开发了一套风电场大气边界层模拟... 大气边界层的模拟是风电场风能资源评估的核心环节。然而,现有大气边界层模拟研究中广泛存在对实际气象因素考虑欠缺,从而导致模拟准确性不足的问题。为此,该文结合实际测风数据与开源计算流体力学软件开发了一套风电场大气边界层模拟方法。该方法通过对测风数据的分析处理,将地表粗糙度以及大气稳定度这两种关键因素纳入大气边界层的模拟之中,使其能更加贴近实际地模拟边界层内的流场状态。使用该方法在一个真实案例下进行模拟,并与测风塔实测数据进行对比以验证开发方法的可靠性。结果表明,开发方法在不同的大气稳定度下的模拟结果与实测数据吻合程度较高,相比于现有商业软件WT的计算精度有较大幅度的提升,具有一定的工程实用价值。 展开更多

关键词 风电场 大气边界层 数值模拟 测风塔 地表粗糙度 大气稳定度

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基于主动变桨的风电场协同控制

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作者 张子良 郭乃志 +2 位作者 易侃 文仁强 石可重 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期511-516,共6页

为提升风电场整体功率同时又不额外增加机组载荷,提出一种新型的风电场协同控制方法。在该方法中,控制变量被设置为叶片桨距角,桨距角动作带来的流场变化通过解析式尾流模型来实时模拟,各机组的最佳变桨角度则采用差分进化算法迭代优化... 为提升风电场整体功率同时又不额外增加机组载荷,提出一种新型的风电场协同控制方法。在该方法中,控制变量被设置为叶片桨距角,桨距角动作带来的流场变化通过解析式尾流模型来实时模拟,各机组的最佳变桨角度则采用差分进化算法迭代优化得到。在平均风速8 m/s、湍流强度8%的动态模拟结果表明,相较于传统的单机最优控制策略,基于主动变桨的协同控制方法能将3台机组串列排布的风电场整体发电量提升10%以上,同时显著降低叶片载荷。研究结果充分说明该文提出的基于主动变桨的风电场协同控制方法具有一定的实际应用价值。 展开更多

关键词 风电场 协同控制 桨距角 尾流模型 优化算法

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基于稳定偏航的风电场协同控制

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作者 张子良 郭乃志 +2 位作者 易侃 文仁强 石可重 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期530-535,共6页

为了令协同控制下的风力机能在实时变化的来流中安全可靠的达到提升发电量的目的,提出一种基于稳定偏航的协同控制方法。在该方法中,解析尾流模型被用来实时模拟风电场中的流场状态;差分进化算法用以优化场内机组的最佳偏航角度;将上述... 为了令协同控制下的风力机能在实时变化的来流中安全可靠的达到提升发电量的目的,提出一种基于稳定偏航的协同控制方法。在该方法中,解析尾流模型被用来实时模拟风电场中的流场状态;差分进化算法用以优化场内机组的最佳偏航角度;将上述优化结果与机组自身的偏航控制逻辑相结合,能令机组稳定地执行最优协同控制指令。在动态风环境下的模拟表明,相较于传统的单机最优控制策略,该文提出的协同控制方法令风电场整体发电量提升4.76%。且该方法能令各机组仅需少量的主动偏航动作在实时变化的湍流风况中达成减少尾流影响的目的。研究结果说明该文提出的基于稳定偏航的风电场协同控制方法具有一定的实际应用价值。 展开更多

关键词 风电场 协同控制 偏航 尾流模型 优化算法

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漂浮式风电机组无模型自适应控制 被引量：2

4

作者 漆良文 石可重 +3 位作者 郭乃志 李博 张子良 徐建中 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期384-390,共7页

针对漂浮式风电机组叶片载荷、功率及浮式基础振动耦合问题,以尾缘襟翼偏角为输入,以叶根挥舞弯矩,电功率,浮式基础纵摇、艏摇为输出,设计无模型自适应控制系统。同时,将无模型自适应控制与漂浮式风电机组的基准主控系统通过滤波进行频... 针对漂浮式风电机组叶片载荷、功率及浮式基础振动耦合问题,以尾缘襟翼偏角为输入,以叶根挥舞弯矩,电功率,浮式基础纵摇、艏摇为输出,设计无模型自适应控制系统。同时,将无模型自适应控制与漂浮式风电机组的基准主控系统通过滤波进行频率解耦。在改进FAST的含尾缘襟翼的气弹-伺服仿真平台中进行验证,结果表明所设计的无模型自适应控制系统在不牺牲功率波动的条件下,能够降低叶片疲劳载荷和基础振动。此外,交叉小波分析结果表明,尾缘襟翼控制量的引入削弱了漂浮式风电系统固有的气弹同步相关性,减少了入流风作用在风轮上的能量。 展开更多

关键词 海上风电 风电机组 基础运动 降载 尾缘襟翼 无模型自适应控制

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风电叶片腹板结构压缩屈曲与后屈曲行为研究

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作者 吴鸿晖 石可重 徐建中 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期84-89,共6页

进一步发展和完善叶片部件尺度的测试方法,开展复合材料腹板结构试样在压缩载荷下的实验与数值分析,从内部揭示腹板结构试样的屈曲过程和失效机理。结果表明,复合材料腹板结构具有典型的屈曲特征,在后屈曲阶段,芯材材料屈服压碎导致的... 进一步发展和完善叶片部件尺度的测试方法,开展复合材料腹板结构试样在压缩载荷下的实验与数值分析,从内部揭示腹板结构试样的屈曲过程和失效机理。结果表明,复合材料腹板结构具有典型的屈曲特征,在后屈曲阶段,芯材材料屈服压碎导致的试样局部大变形是试件失去主要承载能力的主要原因,而试件制造过程中产生的材料分布不均匀等因素带来的初始缺陷是造成结构响应非线性和试件屈曲失稳的根本原因。 展开更多

关键词 风电叶片 三明治结构 压缩测试 屈曲

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大型风电机组叶片疲劳试验研究 被引量：42

6

作者 石可重 赵晓路 徐建中 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1264-1268,共5页

对风电叶片疲劳试验理论及方法进行探讨,指出现有理论及方法的局限性及适用性。并在此基础上,确定了适合现有条件的疲劳检测方案,以1.5MW风电叶片为例,开展风电叶片疲劳耐久性试验,着重研究了环境温湿度变化等因素对试验的影响。该文方... 对风电叶片疲劳试验理论及方法进行探讨,指出现有理论及方法的局限性及适用性。并在此基础上,确定了适合现有条件的疲劳检测方案,以1.5MW风电叶片为例,开展风电叶片疲劳耐久性试验,着重研究了环境温湿度变化等因素对试验的影响。该文方法与所得结论可供风电叶片研发与检测部门参考。 展开更多

关键词 风电叶片 疲劳 试验研究

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基于非线性有限元法的风电叶片动态频率研究 被引量：5

7

作者 石可重 杨科 +1 位作者 徐建中 赵晓路 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期318-322,共5页

针对风电叶片设计阶段,如何准确预估叶片工作状态下的动态频率进行研究。依据旋转部件结构频率改变的原理,采用非线性有限元数值计算方法,分别对叶片工作转速的下限及上限情况,进行结构的线性与非线性静力分析,通过对计算结果的比较,探... 针对风电叶片设计阶段,如何准确预估叶片工作状态下的动态频率进行研究。依据旋转部件结构频率改变的原理,采用非线性有限元数值计算方法,分别对叶片工作转速的下限及上限情况,进行结构的线性与非线性静力分析,通过对计算结果的比较,探讨了惯性载荷对叶片结构的非线性影响程度。利用静力分析的结果,开展叶片动态频率的计算与比较工作,分析了转速对叶片动频的影响。所采用的方法,可应用于风电机组叶片的设计与优化。 展开更多

关键词 非线性 有限元方法 风电叶片 动态频率

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排汽缸刚度有限元分析 被引量：9

8

作者 石可重 李延波 +1 位作者 武新华 方媛媛 《汽轮机技术》 北大核心 2001年第6期344-346,共3页

使用有限元技术进行了大型火电机组汽轮机低压排汽缸刚度分析 。

关键词 排汽缸 有限元 刚度 火电机组 汽轮机

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重力载荷下风电叶片疲劳数值计算方法研究 被引量：4

9

作者 石可重 赵晓路 徐建中 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期181-185,共5页

针对风电叶片疲劳数值计算方法进行研究。依据风电叶片结构与载荷特点,分别从结构强度、材料疲劳性能,损伤累计理论等方面展开探讨。基于结构非线性瞬态动力学有限元数值分析,结合Besquin方程所建立的S-N(单轴应力-循环次数)寿命曲线及M... 针对风电叶片疲劳数值计算方法进行研究。依据风电叶片结构与载荷特点,分别从结构强度、材料疲劳性能,损伤累计理论等方面展开探讨。基于结构非线性瞬态动力学有限元数值分析,结合Besquin方程所建立的S-N(单轴应力-循环次数)寿命曲线及Miner损伤累计理论,建立了一套开展结构寿命及损伤分析的计算方法。利用该方法,以1.5MW风电叶片为例,计算重力载荷作用下的疲劳损伤情况,并对Besquin方程中系数选取对计算结果的影响予以分析。 展开更多

关键词 风电叶片 非线性 动力学 疲劳 数值计算

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风电叶片阻尼测定及其在频率计算中的应用 被引量：2

10

作者 石可重 赵晓路 +1 位作者 梁乃刚 徐建中 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期457-461,共5页

以某现有1.5MW风电机组叶片为例,开展结构模态试验,探索采用环境激励手段,测定叶片结构阻尼参数的方法,并将所测量数据结果应用于新设计叶片的频率计算分析中。计算采用复特征值有限元数值方法,分析了在结构阻尼影响下叶片的频率特性以... 以某现有1.5MW风电机组叶片为例,开展结构模态试验,探索采用环境激励手段,测定叶片结构阻尼参数的方法,并将所测量数据结果应用于新设计叶片的频率计算分析中。计算采用复特征值有限元数值方法,分析了在结构阻尼影响下叶片的频率特性以及结构阻尼在一定范围内改变时,叶片频率特性的受影响情况。所采用的试验与计算方法可满足风电机组叶片检测及新型叶片研发的需要。 展开更多

关键词 风电叶片 阻尼 试验 频率 数值计算

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汽轮机低压缸刚度分析 被引量：3

11

作者 石可重 汪洋 +2 位作者 赵彤军 任贵龙 武新华 《汽轮机技术》 北大核心 2001年第4期212-214,共3页

分析了大型火电机组汽轮机低压排汽缸刚度问题 ,指出其对汽轮机转子—轴承—基础这一系统的振动特性的影响 。

关键词 汽轮机 低压缸 刚度

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电站机组汽轮机汽缸及转子系统力学仿真分析

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作者 石可重 王会社 +2 位作者 徐建中 赵晓路 齐琰 《汽轮机技术》 北大核心 2008年第5期356-358,共3页

主要研究了大型汽轮机组低压汽缸与转子的力学特性。使用有限元方法,分析了低压汽缸动静刚度和模态参数。并且利用汽缸分析的结果,进行了转子动力学分析。将汽缸分析与转子分析相结合的方法具有很强的工程意义。

关键词 大型汽轮机组 低压汽缸 转子 有限元方法 力学

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风力机叶片后掠对径向流动的影响 被引量：5

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作者 陈洪胜 石可重 徐建中 《中国科学院大学学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期568-571,共4页

以NREL Phase VI实验叶片为基础设计了一种后掠型风力机叶片,通过CFD计算模拟,发现后掠叶片的绕流中存在更复杂的径向流动,主要表现在后掠段吸力面流线在前缘附近向叶轮旋转中心偏转,在尾缘附近向叶尖方向明显偏转.分析得出,叶片后掠改... 以NREL Phase VI实验叶片为基础设计了一种后掠型风力机叶片,通过CFD计算模拟,发现后掠叶片的绕流中存在更复杂的径向流动,主要表现在后掠段吸力面流线在前缘附近向叶轮旋转中心偏转,在尾缘附近向叶尖方向明显偏转.分析得出,叶片后掠改变了入流状态,使得后掠段吸力面流线在前缘附近向叶轮旋转中心偏转;在尾缘附近,其与离心力和科氏力的共同作用使得流动向叶尖发生明显偏转. 展开更多

关键词 风力机 后掠叶片 气动 计算流体力学

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水平轴风力机叶片后掠改型的失速延迟效应研究 被引量：2

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作者 陈洪胜 石可重 徐建中 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1311-1318,共8页

通过将NREL Phase VI 5.029 m叶片的翼型积叠线向尾缘方向弯曲造型完成后掠改型,对原型直叶片与改型后掠叶片进行三维CFD数值求解获得其气动参数,对比文献数据提出后掠改型有利于延迟失速的论断,并通过对原型直叶片与改型后掠叶片的边... 通过将NREL Phase VI 5.029 m叶片的翼型积叠线向尾缘方向弯曲造型完成后掠改型,对原型直叶片与改型后掠叶片进行三维CFD数值求解获得其气动参数,对比文献数据提出后掠改型有利于延迟失速的论断,并通过对原型直叶片与改型后掠叶片的边界层流动及其影响因素分析给予确认。 展开更多

关键词 风力机叶片 后掠 气动 失速

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600MW 汽轮机冷态启动的寿命 被引量：2

15

作者 王晓杰 石可重 +2 位作者 赵彤军 顾卫东 潘哲旭 《汽轮机技术》 北大核心 1998年第5期269-271,共3页

介绍了用局部应力———应变法将ＰＨ－０７２３程序计算的最大当量应力转化为局部应力———应变，并利用实验所获得的应变———寿命关系式计算６００ＭＷ机组冷态启动寿命损耗。

关键词 温度场 热应力 转子 寿命 汽轮机 冷态启动

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后掠角对风力机翼型气动特性影响的实验研究

16

作者 张超宇 武广兴 +2 位作者 石可重 李爽 张明明 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期275-282,共8页

以风力机翼型DU93-W-210为研究对象,采取风洞实验的手段探究后掠角对翼型气动特性的影响。结果表明:后掠叶段的气动特性具有明显的展向差异;随着攻角增大,后掠叶段先后经历了均匀附着流、混合分离流和完全分离流。后掠会降低C_(L)曲线斜... 以风力机翼型DU93-W-210为研究对象,采取风洞实验的手段探究后掠角对翼型气动特性的影响。结果表明:后掠叶段的气动特性具有明显的展向差异;随着攻角增大,后掠叶段先后经历了均匀附着流、混合分离流和完全分离流。后掠会降低C_(L)曲线斜率,并增大上游截面的C_(Lmax);后掠对轻失速具有延迟效应,但也使深失速提前发生。通过对来流速度进行分解,提出一种适用于均匀附着流区中游截面的修正模型,拟合效果较好,可为后掠叶片的气动设计提供参考。 展开更多

关键词 后掠 风力机 翼型 气动特性 风洞

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280℃下核电650MW汽轮机高压转子低循环疲劳特性

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作者 朱凡 王晓杰 +1 位作者 石可重 高彤 《汽轮机技术》 北大核心 2000年第2期90-91,共2页

介绍了280℃下核电汽轮机高压转子材料30Cr1Mo1V低循环劳试验特性和曲线.

关键词 核电汽轮机 高压转子 疲劳特性

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大型风电叶片的模态测试与数值模拟 被引量：22

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作者 毛火军 石可重 +1 位作者 李宏利 王建礼 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期601-604,共4页

近年来,风电机组越来越向大型化方向发展,叶片长度迅速增大,这使得风电叶片的动态响应研究越来越重要。本文利用对某MW级风电叶片进行了全尺寸模态试验的研究。之后针对大型风电叶片的特点,利用有限元方法对叶片的模态进行了数值模拟。... 近年来,风电机组越来越向大型化方向发展,叶片长度迅速增大,这使得风电叶片的动态响应研究越来越重要。本文利用对某MW级风电叶片进行了全尺寸模态试验的研究。之后针对大型风电叶片的特点,利用有限元方法对叶片的模态进行了数值模拟。通过对计算和试验结果的比较,验证了计算方法的可靠性。 展开更多

关键词 风电叶片 模态测试 数值模拟

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2 MW风热机组载荷特性仿真分析

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作者 徐飞 孙香宇 +5 位作者 李彬晔 曾嘉俊 刘茜 钟晓晖 石可重 李庆安 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1941-1948,共8页

风热机组是风能热利用的主要形式之一,压缩机特性和控制策略的改变会造成其载荷有别于风电机组,为了探究两者载荷特性的异同,本文以2 MW风电机组为基本模型,在GH Bladed中通过修改模型中电机参数和控制策略,得到实际运行的风热机组的模... 风热机组是风能热利用的主要形式之一,压缩机特性和控制策略的改变会造成其载荷有别于风电机组,为了探究两者载荷特性的异同,本文以2 MW风电机组为基本模型,在GH Bladed中通过修改模型中电机参数和控制策略,得到实际运行的风热机组的模型。通过与风电机组对比,得出风热机组在叶片y方向、轮毂和塔架y以及z方向的力矩都有所减小的结论,为风热机组叶片等部件的强度校核提供了参考。 展开更多

关键词 风热机组 控制 载荷

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基于CFD和BEM方法的风电叶片强度分析比较 被引量：2

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作者 毛火军 石可重 汪仲夏 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1276-1279,共4页

采用CFD方法进行载荷计算,通过与实验结果的比较证明计算具有较高的精度,并利用将载荷计算的结果导入有限元软件进行强度分析,最后将分析结果与采用传统BEM方法的强度分析结果进行了比较。结果表明该研究途径切实可行,而且能够得到更加... 采用CFD方法进行载荷计算,通过与实验结果的比较证明计算具有较高的精度,并利用将载荷计算的结果导入有限元软件进行强度分析,最后将分析结果与采用传统BEM方法的强度分析结果进行了比较。结果表明该研究途径切实可行,而且能够得到更加准确和细致的分析结果,这对风电叶片的强度分析有一定的参考价值和实际意义。 展开更多

关键词 CFD BEM 强度分析 有限元方法

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