纵荡运动下逆旋双转子风力发电机气动性能研究

1

作者 万远琛 王凯 +2 位作者 刘丹 肖忠铭 吴晓笛 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期38-45,共8页

本文以NREL 5 MW风机组成5 MW-5 MW逆旋双转子风机,采用自定义谐波函数赋予风机纵荡运动,基于SST k-ω湍流模型对纵荡运动下5 MW-5 MW逆旋双转子风机进行数值模拟,对不同幅值和周期纵荡下双转子风机的尾迹流动特征,推力和转矩的时变、... 本文以NREL 5 MW风机组成5 MW-5 MW逆旋双转子风机,采用自定义谐波函数赋予风机纵荡运动,基于SST k-ω湍流模型对纵荡运动下5 MW-5 MW逆旋双转子风机进行数值模拟,对不同幅值和周期纵荡下双转子风机的尾迹流动特征,推力和转矩的时变、统计结果进行研究。结果表明:双转子风机尾涡间隙距离随纵荡运动而变化,双转子风机2个转子叶尖涡在尾涡间隙减小时发生融合并脱落;双转子风机的转矩与推力产生与纵荡周期相一致的波动,其中双转子风机顺风转子转矩、推力对纵荡运动更为敏感。本文通过开展纵荡运动下逆旋双转子风机气动性能变化研究工作,探究平台运动对逆旋双转子风机气动特性的影响规律,为漂浮式双转子风机设计制造提供技术指导。 展开更多

关键词 逆旋双转子风机 纵荡运动 尾迹特征 气动特性 5MW风机 计算流体力学 k-ω湍流模型 三维涡结构

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气浮箱型结构纵荡运动水动力系数解析研究 被引量：1

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作者 刘宪庆 辜文杰 +1 位作者 别明娟 魏佼琛 《后勤工程学院学报》 2015年第1期77-81,90,共6页

基于二维微幅波理论,采用特征函数展开和匹配渐进法建立了气浮箱型结构纵荡运动的解析解,将Matlab程序计算结果与MOSES数值模拟结果进行了对比分析,验证了程序的合理性;进而对不同吃水、不同水深下结构纵荡运动的附加质量系数和阻尼系... 基于二维微幅波理论,采用特征函数展开和匹配渐进法建立了气浮箱型结构纵荡运动的解析解,将Matlab程序计算结果与MOSES数值模拟结果进行了对比分析,验证了程序的合理性;进而对不同吃水、不同水深下结构纵荡运动的附加质量系数和阻尼系数的幅频变化规律进行了研究。结果表明：由于未考虑结构内部气体的可压缩性,数值模拟结果大于程序计算结果,MOSES计算结果偏安全;在一定频率区段上,吃水的增加对结构附加质量系数和阻尼系数有显著影响;随着水深吃水比的增加,结构的附加质量系数和阻尼系数呈增大趋势,只有在圆频率为0.65~0.9 rad/s时呈减小趋势,而阻尼系数则呈增大趋势。 展开更多

关键词 气浮箱型结构 特征函数 纵荡运动 附加质量 阻尼

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变偏角垂直轴潮流能水轮机纵荡运动水动力分析

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作者 王树齐 周念福 +1 位作者 张亮 徐刚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期373-378,共6页

采用水轮机旋转运动与强迫纵荡运动的组合模拟水轮机的波浪运动响应,并应用ANSYS CFX软件对均匀来流中水轮机强迫纵荡时的流场和水动力特性进行分析,研究不同纵荡频率和纵荡幅值对水轮机水动力的影响规律.研究表明:与水轮机在均匀来流... 采用水轮机旋转运动与强迫纵荡运动的组合模拟水轮机的波浪运动响应,并应用ANSYS CFX软件对均匀来流中水轮机强迫纵荡时的流场和水动力特性进行分析,研究不同纵荡频率和纵荡幅值对水轮机水动力的影响规律.研究表明:与水轮机在均匀来流环境中仅做旋转运动相比,纵荡使水轮机尾涡间距发生疏密变化;水轮机水动力载荷瞬时值的峰值包络线均值产生较大波动,波动频率为水轮机纵荡频率,波动幅值随纵荡频率和纵荡幅值的增加而增加;载荷波动范围的最大值随纵荡频率和纵荡幅值的增加逐渐增加,而最小值却逐渐减小.研究结果可为潮流电站电能输出控制系统及水轮机结构强度校核提供参考. 展开更多

关键词 潮流能 变偏角 垂直轴水轮机 纵荡运动 水动力特性

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纵荡运动对风力机翼型动态失速特性影响研究

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作者 冯俊鑫 赵振宙 +3 位作者 刘一格 刘惠文 江瑞芳 王丁丁 《太阳能学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期182-189,共8页

采用带转捩SST k-ω湍流模型,以S809翼型为研究对象,探讨纵荡运动方向、频率、幅度对复合运动(俯仰+纵荡)下动态失速的影响规律。结果表明:纵荡频率增加,迎风下的翼型湍动能增强,边界层流体的能量提高、扰动程度加深,使得翼型升力提高... 采用带转捩SST k-ω湍流模型,以S809翼型为研究对象,探讨纵荡运动方向、频率、幅度对复合运动(俯仰+纵荡)下动态失速的影响规律。结果表明:纵荡频率增加,迎风下的翼型湍动能增强,边界层流体的能量提高、扰动程度加深,使得翼型升力提高的同时提前失速;高纵荡频率工况下,迎风下的前缘涡强度高且覆盖范围广,加速了涡的脱落。顺风条件下,纵荡削弱了前缘涡的诱导效应,有效缩小尾缘涡的拓扑结构。随着纵荡幅度增大,翼型升阻力系数的响应幅值显著增加,尤其是在翼型迎风状态下的上仰阶段。研究揭示了纵荡运动对翼型动态失速的影响规律,对准确认识和评估漂浮式风力机气动性能具有重要意义。 展开更多

关键词 风力机 空气动力学 数值模拟 纵荡运动 俯仰运动 动态失速

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纵荡对漂浮式风力机叶片动态失速影响研究

5

作者 刘岩 赵振宙 +3 位作者 刘一格 王丁丁 李世君 苏纯浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第22期31-36,61,共7页

纵荡较明显地改变了漂浮式风力机的气动性能,也使局部翼型的绕流场发生剧烈变化,翼型产生动态失速的机理复杂化。以S809翼型为研究对象,从向后纵荡与下俯、向前与下俯、向后与上仰和向前与上仰四种复合运动、f_(y)=0.083 Hz和f_(y)=0.12... 纵荡较明显地改变了漂浮式风力机的气动性能,也使局部翼型的绕流场发生剧烈变化,翼型产生动态失速的机理复杂化。以S809翼型为研究对象,从向后纵荡与下俯、向前与下俯、向后与上仰和向前与上仰四种复合运动、f_(y)=0.083 Hz和f_(y)=0.121 Hz两种纵荡频率,来分析纵荡对动态失速过程中的迟滞响应特性、翼型表面分离涡和荷载变化的影响规律。结果表明:纵荡方向影响翼型动态失速变化趋势,向后纵荡时翼型附近流体对边界层施加向下作用力,抑制分离涡产生;向前纵荡导致失速提前,形成大规模分离涡,流场迟滞响应明显。纵荡频率影响升阻力幅值大小,升阻力系数随纵荡频率增加而非定常程度加大。 展开更多

关键词 风力机翼型 纵荡运动 俯仰运动 动态失速

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船舶骑浪运动的分叉研究 被引量：7

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作者 陶醉 张纬康 《船舶力学》 EI 2004年第2期29-33,共5页

在纵荡运动模型的基础上,应用非线性动力学理论对骑浪产生的机理进行了研究,确认了骑浪运动是一个从周期运动到骑浪的过程,其中经历了两次分叉。给出了导致骑浪发生的危险临界参数值,以及周期运动和骑浪运动区域划分。

关键词 船舶力学 骑浪运动 分叉 非线性动力学 同宿连接 纵荡运动模型 危险临界参数 周期运动

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采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机气动特性

7

作者 彭雪莹 段磊 《船舶工程》 北大核心 2025年第2期162-170,共9页

[目的]为实现漂浮式风力机“降本增效”,提出一种新型双叶轮漂浮式风力机,即采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机。[方法]基于自由涡尾迹方法研究其在平台静止和运动状态下的气动特性。[结果]结果表明,无论平台静止还是运动,采用混合... [目的]为实现漂浮式风力机“降本增效”,提出一种新型双叶轮漂浮式风力机,即采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机。[方法]基于自由涡尾迹方法研究其在平台静止和运动状态下的气动特性。[结果]结果表明,无论平台静止还是运动,采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机在2种不同叶轮布置形式下的总功率均较传统单叶轮具有一定优势,同时能在一定程度上降低风力机叶片的成本。其中,混合结构主叶轮上风向布置配合常规副叶轮下风向布置为最优方案。[结论]研究成果可为海上风电的降本增效提供一定参考。 展开更多

关键词 双叶轮风力机 漂浮式风力机 纵荡运动 气动特性

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不同纵荡幅值下浮式水平轴叶轮的水动力性能分析

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作者 张成林 刘安东 +1 位作者 王世明 谢双义 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期482-488,共7页

为研究浪流联合环境对于浮式潮流能水轮机性能的影响,对均匀来流环境下施加波浪激励下的水平轴获能叶轮进行水动力分析。结合ANSYS-Fluent流体仿真软件并对其进行二次开发,采用重叠网格法建立均匀来流时浮式获能叶轮受迫运动的水动力分... 为研究浪流联合环境对于浮式潮流能水轮机性能的影响,对均匀来流环境下施加波浪激励下的水平轴获能叶轮进行水动力分析。结合ANSYS-Fluent流体仿真软件并对其进行二次开发,采用重叠网格法建立均匀来流时浮式获能叶轮受迫运动的水动力分析模型,模拟S型双向潮流能叶轮在不同幅值的纵荡运动时的水动力性能,并结合实际水槽试验对计算结果的准确性进行验证。分析结果显示:纵荡激励使获能叶轮周边的流场速度产生明显的瞬时波动,且获能叶轮受力载荷的波动幅值会因纵荡激励作用的增强而升高;叶轮尾流场的流速变化和流线的变化伴随纵荡幅值的增大而增大,但流场的均匀度伴随纵荡幅值的增大而降低。 展开更多

关键词 潮流能 水动力学性能 计算流体力学 叶轮 重叠网格 受迫纵荡运动

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张力腿型浮式风力机纵荡非线性运动研究

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作者 张若瑜 崔怡文 +3 位作者 李焱 黎国彦 孟航 唐友刚 《中国造船》 CSCD 北大核心 2024年第6期1-9,共9页

张力腿型浮式风力机结构紧凑、垂向运动性能较好,但系统的水平刚度低,在极端条件下环境载荷可能激发大幅纵荡运动,进而诱发非线性动力失稳。考虑浮式风力机基础下沉运动和张力腿拉伸引起的非线性刚度,建立了浮式基础纵荡非线性运动方程... 张力腿型浮式风力机结构紧凑、垂向运动性能较好,但系统的水平刚度低,在极端条件下环境载荷可能激发大幅纵荡运动,进而诱发非线性动力失稳。考虑浮式风力机基础下沉运动和张力腿拉伸引起的非线性刚度,建立了浮式基础纵荡非线性运动方程。应用非线性动力学理论与方法,研究风浪联合作用下的风轮推力、波浪力、线性阻尼和非线性刚度等因素对张力腿型浮式风力机纵荡运动的影响。研究发现:浮式风力机纵荡运动的主共振区随纵荡阻尼的减小、非线性刚度和波浪力的增大而逐渐扩大,运动幅值也随之增加。 展开更多

关键词 浮式风力机 张力腿 纵荡运动 非线性刚度 运动稳定

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随浪中骑浪现象数值研究 被引量：5

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作者 陶醉 张纬康 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 北大核心 2001年第4期447-450,共4页

对随浪中船舶的骑浪（ｓｕｒｆ－ｒｉｄｎｇ）现象进行了研究，建立了某型船在船体水动力和螺旋桨推力作用下考虑波浪激励力和二阶定常漂移力时的非线性纵荡运动微分方程，运用数值方法，研究了船舶从周期运动到骑浪的转变机理，对周期... 对随浪中船舶的骑浪（ｓｕｒｆ－ｒｉｄｎｇ）现象进行了研究，建立了某型船在船体水动力和螺旋桨推力作用下考虑波浪激励力和二阶定常漂移力时的非线性纵荡运动微分方程，运用数值方法，研究了船舶从周期运动到骑浪的转变机理，对周期运动与骑浪之间的临界状态进行了初步的探讨． 展开更多

关键词 随浪 骑浪 数值分析 船舶 周期运动 非线性纵荡运动微分方程

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FPSO串靠外输碰撞风险分析 被引量：5

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作者 樊红元 刘振国 孙丽萍 《资源节约与环保》 2012年第5期61-67,共7页

碰撞风险是FPSO串靠外输过程中主要风险之一。本文以南海某FPSO外输为例,基于穿梭油轮和FPSO相对运动时域模拟,结合极值理论对外输碰撞风险进行定量风险评估。通过分析对不同装载、风浪流组合、风向改变和拖轮的使用对鱼尾运动和过分纵... 碰撞风险是FPSO串靠外输过程中主要风险之一。本文以南海某FPSO外输为例,基于穿梭油轮和FPSO相对运动时域模拟,结合极值理论对外输碰撞风险进行定量风险评估。通过分析对不同装载、风浪流组合、风向改变和拖轮的使用对鱼尾运动和过分纵荡运动的影响,提出外输过程中碰撞发生的防护措施。通过计算分析,证明措施是合理和有效的。结论可为提高外输作业的安全性提供参考。 展开更多

关键词 外输碰撞 鱼尾运动 纵荡运动 风险评估

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考虑风剪切的漂浮式风力机气动特性研究 被引量：4

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作者 陈子文 王晓东 +2 位作者 郭翼泽 叶昭良 康顺 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期905-914,共10页

波浪与风载的共同作用下,海上风电机组平台存在多自由度运动,同时伴随着海上复杂的风况,其气动特性变化较为复杂。以NREL5MW风电机组为研究对象,在风剪切来流下,依据波浪和风载的作用规律,研究平台纵摇和纵荡运动对机组气动特性和绕流... 波浪与风载的共同作用下,海上风电机组平台存在多自由度运动,同时伴随着海上复杂的风况,其气动特性变化较为复杂。以NREL5MW风电机组为研究对象,在风剪切来流下,依据波浪和风载的作用规律,研究平台纵摇和纵荡运动对机组气动特性和绕流场细节的影响。结果表明:平台运动会造成风电机组气动性能的周期性波动,而风剪切作用使得风电机组平均发电量降低并加剧功率和推力的波动。风剪切会增大纵摇运动过程中展向截面的法向载荷幅值且波动加剧,但会降低与功率输出有关的切向受力;风剪切作用推迟了纵荡运动过程中展向截面法向和切向载荷峰值出现时刻,加剧载荷的波动。外叶展截面的法向和切向力系数曲线出现平台,加剧了叶片疲劳载荷,减小了功率输出。 展开更多

关键词 风剪切 纵摇运动 纵荡运动 数值模拟 气动载荷

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