The effects of blade twist and nacelle shape on the performance of horizontal axis tidal current turbines     

《Applied Ocean Research》2017

The paper presents the effects of blade twist and nacelle shape on the performance of horizontal axis tidal current turbines using both analytical and numerical methods. Firstly, in the hydrodynamic design procedure, the optimal profiles of untwisted and twisted blades and their predicted theoretical turbine performance are obtained using the genetic algorithm method. Although both blade profiles produce desired rated rotational speed, the twisted blade achieves higher power and thrust performance. Secondly, numerical simulation is performed using sliding mesh technique to mimic rotating turbine in ANSYS FLUENT to validate the analytical results. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) approximation of the turbulence parameters is applied to obtain the flow field around the turbine. It is found that power and axial thrust force from BEMT (Blade Element Momentum Theory) method are under-predicted by 2% and 8% respectively, compared with numerical results. Afterwards, the downstream wake field of the turbine is investigated with two different nacelle shapes. It is found that the rotor performance is not significantly affected by the different nacelle shapes. However, the structural turbulence caused by the conventional nacelle is stronger than that by the NACA-profiled shape, and the former can cause detrimental effect on the performance of the downstream turbines in tidal farms.  相似文献   

风浪流中半潜式风机系统动力响应特性研究          下载免费PDF全文

毛莹  范菊  张新曙  尤云祥 《海洋工程》2017,35(1):60-70

以三浮筒(Tri-floater)型半潜式风机系统为对象,采用时域方法,考虑垂荡板的黏性阻尼效应,研究系泊缆直径、长度、预张力和布置方式等参数对其在风浪流中动力响应特性的影响规律,提出了一种系泊参数优化方法。在此基础上,根据东海和南海三个不同水深区域百年一遇海洋环境条件,通过调整Tri-floater型浮式基础的吃水和垂荡板等参数,有效地提高了其运动响应周期,减小了其运动响应幅值。同时,根据风机浮式基础运动幅值的设计规范要求,针对三个不同水深区域特点,设计了Tri-floater型浮式基础的系泊系统。计算结果表明,改进后的Tri-floater型半潜式风机系统能满足百年一遇极端环境下的作业要求,适合于东海和南海海洋环境下海上风能资源的开发。  相似文献   

10MW级海上浮式风机运动特性研究   总被引：2，自引：2，他引：0       下载免费PDF全文

徐应瑜  胡志强  刘格梁 《海洋工程》2017,35(3):44-51

以DTU 10 MW基准风机为研究对象,单柱式平台作为基础支撑结构,使用FAST软件计算分析,考虑单独风、单独波浪以及风浪组合三种环境条件,对10 MW级海上浮式风机的运动特性进行研究。研究发现:系统摇荡是风激励的低频运动和波浪激励的波频运动的合成,气动阻尼削弱系统的波频运动;系统纵荡和纵摇运动存在明显的耦合现象,而垂荡运动和其他方向的运动没有耦合关系;受纵摇影响,转动的风轮产生陀螺惯性力矩,激励首摇运动;随着风机单机容量的增加,风激励的低频运动比例增大,波浪激励的波频运动比例减小。  相似文献   

黏土中两种不同直径单桩水平循环加载模型试验与分析     

俞剑  黄茂松  张陈蓉 《岩土力学》2016,37(4):973-980

为探讨海上风机在风、浪等水平往复循环荷载下大直径单桩基础的循环弱化特性,设计了稳定输出长期循环荷载的机械加载装置,开展了软黏土中长期水平循环荷载下海上风电大直径单桩基础和传统长桩基础的模型试验对比研究。根据API给出的骨干曲线和Masing二倍准则构建循环荷载下的p-y（荷载-位移）曲线,并借鉴前人工作,采用累积塑性应变描述软黏土的不排水抗剪强度弱化,提出了分析大周数水平循环荷载下单桩基础循环弱化的理论方法。该方法将循环荷载次数、幅值等外界条件与桩周土体的循环弱化特性建立联系,以适应海洋环境复杂多变的水平循环荷载形式。通过模型试验和理论研究认为,大直径单桩基础因刚度较大,在同样的水平力循环荷载条件下,其抵抗循环荷载的能力明显优于传统长桩。在海上风机大直径单桩的设计中采用基于黏土残余强度的循环后稳定水平承载力更为合理。  相似文献   

云南风能资源及其开发利用研究进展   总被引：1，自引：0，他引：1  

邢婷  郑有飞  朱勇 《气象与环境科学》2013,36(4):55-61

介绍了云南风能资源及其开发利用的研究现状和研究成果。分析了云南风能资源评价历程、分布特点和风电开发建设情况。总结了云南有关风电场选址、风能资源评估、风电功率预测预报以及山区风电场和风电机组设计的研究成果。剖析了云南风能资源及其开发利用中存在的问题并提出今后的发展方向。  相似文献   

基于激光雷达测风数据的复杂地形下风力机尾流特性研究          下载免费PDF全文

季明彬  高晓霞 《大气科学学报》2020,43(2):416-423

以张家口某处风电场为实验场地,采用两台多普勒激光雷达(Wind3D 6000和WindMast WP350)分别测量风力机的尾流和来流风速,对全尾流、半尾流和独立尾流3种工况进行研究。结果表明,3种工况下随着尾流发展尾流宽度均不断变大,而尾流深度和速度衰减则不断减小;全尾流和半尾流工况中,上游风力机的存在会增加下游风力机尾流宽度,且全尾流比半尾流的增加量大;全尾流和半尾流工况中,相较于上游风力机,下游风力机尾流深度和速度衰减均较小。  相似文献   

Assessment of the dynamic behaviour of saturated soil subjected to cyclic loading from offshore monopile wind turbine foundations     

《Computers and Geotechnics》2014

The fatigue life of offshore wind turbines strongly depends on the dynamic behaviour of the structures including the underlying soil. To diminish dynamic amplification and avoid resonance, the eigenfrequency related to the lowest eigenmode of the wind turbine should not coalesce with excitation frequencies related to strong wind, wave and ice loading. Typically, lateral response of monopile foundations is analysed using a beam on a nonlinear Winkler foundation model with soil–pile interaction recommended by the design regulations. However, as it will be shown in this paper, the guideline approaches consequently underestimate the eigenfrequency compared to full-scale measurements. This discrepancy leads the authors to investigate the influence of pore water pressure by utilising a numerical approach and consider the soil medium as a two-phase system consisting of a solid skeleton and a single pore fluid. In the paper, free vibration tests are analysed to evaluate the eigenfrequencies of offshore monopile wind turbine foundations. Since the stiffness of foundation and subsoil strongly affects the modal parameters, the stiffness of saturated soil due to pore water flow generated by cyclic motion of monopiles is investigated using the concept of a Kelvin model. It is found that the permeability of the subsoil has strong influence on the stiffness of the wind turbine that may to some extent explain deviations between experimental and computational eigenfrequencies.  相似文献   

汕尾市100kW波力电站空气透平与气室匹配设计   总被引：3，自引：0，他引：3  

梁贤光 《海洋工程》2005,23(1):53-61

根据用1/15模型,在造波水槽中进行试验获得气室的Δ Pi- Q、ηA- Q、 NA- Q特性,以及用300mm透平模型,在1000mm活塞式往复流透平试验台进行试验获得的对称翼透平、双向固定导叶冲动透平和双向自调节导叶冲动透平的CP-、ηT-特性,进行了气室与三种空气透平的匹配设计。表明在设计波况下,采用1.025m的双向自调节导叶冲动透平时,ηT·ηA达50.43%;采用0.975m的双向自调节导叶冲动透平时,ηT·ηA达46.66%;采用0.975m的双向固定导叶冲动透平时,ηT·ηA达33.66%;采用1.45m对称翼透平时,ηT·ηA仅为29.9%。并对四种不同匹配方案进行了对比分析。  相似文献   

往复流中双向导向叶冲动透平模型性能试验研究     

梁贤光  孙培亚  王伟  蒋念东 《海洋工程》2001,19(4):84-93

研制了 30 0双向自调导叶透平试验机组 ,安装在 10 0 0活塞式往复流透平试验台上 ,对两种叶轮方案和 6种不同喷咀、扩压器进行了不同活塞行程、不同周期和不同恒定输出电压下性能试验。试验结果表明在喷咀出口角α1=2 1 5°、扩压器入口角α2 =6 5 5°和α1=2 4°、α2 =6 3°组合最佳 ,最高效率达 5 3 3% ,而且在宽广流量系数范围内 ,特别是大流量系数范围内都有较高效率。大大优于常用对称翼透平。将上下游导叶固定 ,变成双向固定导叶透平。用No 1叶轮和 6种导叶出口角组合进行试验。表明最佳导叶出口角为 2 4°～ 30°,最高效率仍达 38 5 % ,比对称翼透平仍高许多  相似文献   

基于鲁棒自适应策略的燃气轮机系统控制器设计     

谭雪琴  苏晓杰 《南京气象学院学报》2018,10(2):166-172

太阳能、风能和潮汐能等可再生能源的发电系统,具有间歇性发电的特性.因此,具有快速响应、发电效率高的燃气轮机发电系统,能够在可再生能源发电间歇出现时充当替代系统,不仅稳固电网的负荷能力,还有助于推动可再生能源的发展.由于燃气轮机是一个模型包含未知的复杂非线性系统,目前针对转速环节主要采取传统PID控制技术.然而,实际运行中系统工况发生变化时,控制器参数不能随着这些变化做出相应的调整,使得控制效果欠佳,执行器故障的出现也可能导致系统无法正常工作.因而,本文针对单轴燃气轮机的孤岛发电模式,结合燃气轮机系统特性,基于反步法的设计思路,引入不依赖于系统模型的鲁棒自适应控制策略,并加入容错控制和Nussbaum函数构造转速控制器.在控制器设计过程中融合动态面方法,解决高阶系统中反步法引起的计算爆炸问题.最后,通过仿真,验证了控制器的可靠性.  相似文献