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《風(fēng)力機(jī)智能葉片氣動(dòng)特性研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com風(fēng)力機(jī)智能葉片氣動(dòng)特性研究Studyonaerodynamicperformanceofsmartrotorforwindturbine何科杉,石永超HEKe—shanl
2、.SHIYong-chao(1.汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,汕頭515078;2.汕頭大學(xué)工學(xué)院,汕頭515063)摘要:全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題有力地推動(dòng)了以風(fēng)能為代表的新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,風(fēng)電裝備制造技術(shù)成為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。為了降低風(fēng)力發(fā)電成本,風(fēng)力機(jī)大型化是必然的發(fā)展趨勢,但也帶來了葉片慣性過大
3、,控制響應(yīng)過慢等結(jié)構(gòu)和控制的一系列問題。智能葉片技術(shù)的提出為解決傳統(tǒng)變槳矩控制局限性提供了新方法,但智能葉片的氣動(dòng)特性與控制方式等核心技術(shù)有待進(jìn)一步開展研究。通過研究安裝尾緣襟翼的智能葉片的氣動(dòng)參數(shù)與尾緣襟翼占弦長,尾緣襟翼偏轉(zhuǎn)角,攻角的變化規(guī)律,可為智能葉片控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù),完善智能葉片技術(shù),從而提升風(fēng)電裝備制造技術(shù)水平。關(guān)鍵詞:風(fēng)力機(jī);智能葉片;尾緣襟翼;氣動(dòng)特性中圈分類號(hào):TH122;TK83文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-0134(2Ol6)03-0061-030引言安裝一套由傳感器、控制器、執(zhí)行器及
4、氣動(dòng)裝置組成的全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題推動(dòng)了新能源的開發(fā)智能控制系統(tǒng)I。智能葉片對風(fēng)力機(jī)葉片局部形態(tài)和與利用,風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源,已經(jīng)成為世周邊流場進(jìn)行控制,產(chǎn)生失速延遲或弦線變化從而快速界各國的新能源發(fā)展的重要方向。我國正在大力發(fā)展風(fēng)調(diào)節(jié)葉片氣動(dòng)載荷,改善葉片的氣動(dòng)特性。智能葉片具電產(chǎn)業(yè),近幾年風(fēng)電裝機(jī)容量增長均處于世界前列,風(fēng)有慣性小、響應(yīng)快速、局部可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),可與變槳距控電裝備制造產(chǎn)業(yè)成為國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。風(fēng)電裝備制造制協(xié)調(diào)工作對風(fēng)力機(jī)載荷及功率進(jìn)行有效的控制。智能核心技術(shù)不足成為阻礙我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)
5、發(fā)展的瓶頸,葉片氣動(dòng)裝置類型主要包括尾緣襟翼、微伸縮片、主動(dòng)通過研發(fā)先進(jìn)的風(fēng)電裝備制造技術(shù),提高風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技扭轉(zhuǎn)、中弧線主動(dòng)變形等,其中尾緣襟翼模仿飛機(jī)機(jī)翼術(shù)水平,是我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。為了降低風(fēng)上添加襟翼的做法,將飛機(jī)機(jī)翼上的襟翼概念移植到風(fēng)力發(fā)電成本,風(fēng)力機(jī)大型化是必然的發(fā)展趨勢u。風(fēng)力機(jī)葉片上,具有氣動(dòng)調(diào)節(jié)效果好,反應(yīng)速度快,良好力機(jī)大型化使葉片的長度的不斷增大,葉片長度增加使的結(jié)構(gòu)和安全特性,較易在風(fēng)力機(jī)上應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)葉片傳統(tǒng)的變槳距控制局限性越來越明顯,主要表現(xiàn)在為是最具可行性的氣動(dòng)裝置【9~nl
6、。智能葉片為大型化風(fēng)以下三個(gè)方面:1)大型風(fēng)力機(jī)葉片慣性較大,變速變力機(jī)葉片設(shè)計(jì)與制造提供一種新的思路,彌補(bǔ)了變槳距槳控制難以應(yīng)對湍流風(fēng)況下快速變化的氣動(dòng)載荷;2)控制的不足,可以有效的降低葉片的氣動(dòng)載荷,穩(wěn)定輸由于葉片過大載荷沿葉片分布不均,變速變槳控制無法出功率,降低風(fēng)力發(fā)電成本,具有廣闊的應(yīng)用前景;但針對葉片局部載荷施加有效控制;3)過度使用變槳控智能葉片的氣動(dòng)特性和控制方式等核心技術(shù)還未有待進(jìn)制易導(dǎo)致變槳裝置疲勞損壞口q。針對傳統(tǒng)變槳距控制一步展開研究。本文應(yīng)用風(fēng)力機(jī)葉片翼型氣動(dòng)分析代碼的不足,研究人員提出了“
7、智能葉片”概念,即在葉片Xfoil對安裝尾緣襟翼的智能葉片氣動(dòng)特性做了深入研收1日囊:2015-12-14基盒項(xiàng)目:廣東省自然科學(xué)基金資助重點(diǎn)項(xiàng)目:大型風(fēng)力機(jī)柔性葉片氣動(dòng)彈性問題研究(52012020011095);汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項(xiàng)目:風(fēng)力機(jī)主動(dòng)減載控制技術(shù)研究(SZK2014Y20);汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新強(qiáng)I交項(xiàng)目:大型風(fēng)力機(jī)智能控制技術(shù)研究與應(yīng)用(STP-ZZ,-016)作者簧介:何科杉(1981一),男,廣東揭陽人,講師,博士,研究方向?yàn)轱L(fēng)能利用及風(fēng)力機(jī)械。第38卷第3期2016-03[6"tl學(xué)兔兔www
8、.xuetutu.com究和分析,可為風(fēng)力機(jī)智能葉片的設(shè)計(jì)制造提供參考依據(jù)。1安裝尾緣襟翼的智能葉片氣動(dòng)特性研究1.1研究方法及可靠性驗(yàn)證參考翼型采用美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的5MW風(fēng)力機(jī)葉片的NACA64—618層流翼型,該翼型特點(diǎn)是上表面較平坦,可較好的保持層流流動(dòng),減少摩擦阻力。以NACA64.618翼型做為基礎(chǔ)翼型加入尾緣襟翼,研究尾緣襟翼占弦長、偏角對翼型氣動(dòng)特性的影響作用。采用Xfoil計(jì)算研究翼型升力系數(shù),阻力系數(shù),升阻比,力矩系數(shù)等氣動(dòng)參數(shù)隨翼型攻角為.20。~20。、尾緣襟翼偏角為.20?!?0。、占
9、弦長為5%~30%之間的氣動(dòng)參數(shù)變化規(guī)律。選取取雷諾數(shù)Re為6.0×10,采用Xfoil計(jì)算攻角分別為.3。、0。、3。時(shí)的翼型氣動(dòng)參數(shù),與美國NASA國家風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中心的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)比對,如表1所示。表1~foil計(jì)算數(shù)據(jù)與與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對照表攻角升力系數(shù)C1力矩系數(shù)Cm(。)計(jì)算值實(shí)驗(yàn)值相對偏差計(jì)算值實(shí)驗(yàn)值相對偏差OOOO