基于CFD数值模拟的叶片变桨与襟翼协同控制降载方法
申请人信息
- 申请人:河海大学
- 申请人地址:210024 江苏省南京市鼓楼区西康路1号
- 发明人: 河海大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 基于CFD数值模拟的叶片变桨与襟翼协同控制降载方法 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311716540.5 |
| 申请日 | 2023/12/14 |
| 公告号 | CN117634046A |
| 公开日 | 2024/3/1 |
| IPC主分类号 | G06F30/15 |
| 权利人 | 河海大学 |
| 发明人 | 白冬晓; 王冰; 王万成; 卞士瑶 |
| 地址 | 江苏省南京市江宁区佛城西路8号 |
摘要文本
本发明公开了一种基于CFD数值模拟叶片变桨与襟翼协同控制降载的方法，包括步骤：1)变桨角度、尾缘襟翼的尾缘长度及偏转角的确定；2)叶片二维翼型的几何建模；3)计算流域的网格划分；4)边界条件及计算方法的设定；5)降载性能分析参数的选择；6)变桨与尾缘襟翼协同控制降载效果评估。本发明克服了风力机在实际工况下单独变桨响应速度慢，控制效果减弱等问题，明显改善了风力机叶片的降载性能，针对叶片翼型载荷在变桨与尾缘襟翼协同控制下的变化趋势，提出了优化控制方案，为进一步针对变桨及尾缘襟翼协同控制下实现风力机叶片降载的设计和研究提供依据。
专利主权项内容
1.一种基于CFD数值模拟叶片变桨与襟翼协同控制降载的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：风力发电机组叶片的变桨角度α、尾缘襟翼的尾缘长度nC及偏转角β的确定：在仿真模拟中，变桨角度α的变化通过控制模拟入流风的风向进而改变攻角来实现，尾缘襟翼长度nC和偏转角β的变化则通过建模时改变翼型尾缘襟翼的结构来实现；S2：叶片二维翼型的几何建模：根据大型风力发电机组的叶片尖部翼型的气动参数、步骤S1确定的尾缘襟翼的长度nC与偏转角β建立二维叶片翼型的几何模型；S3：二维翼型计算流域的网格划分：在步骤S2的二维叶片翼型的几何模型基础上进行网格划分，将翼型以旋转轴为中心进行十字形网格细化处理，整体采用结构性网格拓扑；S4：边界条件及计算方法的设定：根据风力机叶片运行的额定工况进行边界条件设定，采用SST k-omega湍流模型，边界条件设置为速度入口，自动出流出口，其中速度入口通过设置风速在x、y方向的分量大小来改变风向，从而实现攻角α的变化，考虑垂直方向的重力作用，开启稳态流动，采用有限体积法，利用SIMPLEC求解压力速度耦合方法，控制方程采用一阶迎风格式进行离散；S5：降载性能分析参数的选择：翼型承受的载荷分为挥舞弯矩载荷M和摆振弯矩载荷M，分别对应法向力系数C和切向力系数C，关系式如下：M＝0.5CρAv，M＝0.5CρAv，其中，ρ为空气密度；A为翼型面积；v为风速；仿真模拟在尾缘襟翼长度固定时，翼型在偏转角β及攻角α下法向力系数C和切向力系数C变化，选择变化明显的参数作为降载性能分析对象；xyNTxN2yT2NTS6：变桨与尾缘襟翼协同控制降载效果评估：采用单一变量法，模拟得到所选降载分析参数在不同攻角α、尾缘长度nC以及偏转角β下的变化情况，根据结果对变桨及尾缘襟翼协同控制实现降载的效果进行综合评价。 百度搜索马 克 数 据 网