《水平軸風機的新型變槳原理與氣動性能》是2020年清華大學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：水平軸風機的新型變槳原理與氣動性能
- 作者：謝煒
- 出版時間：2020年
- 出版社：清華大學出版社
- ISBN：9787302542148
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書介紹了水平軸風機的變槳原理和最新的發展趨勢,總結了作者在新型變槳結構和理論方面的研究成果,主要內容包括:①水平軸風機的變槳原理、國內外變槳技術的研究進展和風機氣動載荷理論。②新型摺疊變槳風機的概念,摺疊變槳原理和新型變槳風機的風洞實驗結果。③摺疊變槳風機的氣動載荷理論和氣動性能。④摺疊變槳輪轂的結構、力學原理和參數設計等。 本書可供從事風電裝備變槳技術研究的科研工作者參考,也適用於具有一定風電理論基礎的讀者。
圖書目錄
第1章緒論 ………………………………………………………………… 1
1.1風能的利用與水平軸風機 ……………………………………… 1
1.2風輪結構的研究現狀 …………………………………………… 3 1.1……………………………………… 3
2.輪轂載荷控制技術 1.2……………………………………… 4
2.氣動載荷控制技術
1.3功率控制與新型變槳技術 ……………………………… 5
2.
1.3葉素動量理論的研究進展 ……………………………………… 7
1.4水平軸風機的風洞實驗 ………………………………………… 11
1.5本書的主要內容 ………………………………………………… 12第2章摺疊變槳風機的基本原理 ……………………………………… 14
2.1引言 ……………………………………………………………… 14
2.2水平軸風機的能量利用效率 …………………………………… 14 2.1………………………… 14
2.水平軸風機的風能利用係數
2.2.2水平軸風機的氣動載荷理論 ………………………… 18
2.2.3 5MW風機的風能利用效率分析 …………………… 20
2.4風輪的功率輸出能力分區 …………………………… 23
2.
2.3摺疊變槳風輪的概念與原理 …………………………………… 24
2.4摺疊變槳葉片的可行性風洞實驗 ……………………………… 27
2.1風洞與測量裝置 ……………………………………… 27
4.2.2………………………………… 28
4.實驗葉片與實驗方案
2.3實驗結果與討論 ……………………………………… 30
4.第3章摺疊變槳風輪的風洞實驗 ……………………………………… 33
3.1引言 ……………………………………………………………… 33
3.2摺疊變槳葉片的風洞實驗 ……………………………………… 33 3.1……………………… 33
2.風洞實驗裝置及數據處理方法 3.2………………………………… 35
2.風洞實驗的基本參數
3.3…………………………………… 37
2.功率調節性能實驗 3.4………………………………………… 40
2.啟動性能實驗
3.2.5氣動剎車性能實驗 …………………………………… 42
3.6小結 …………………………………………………… 45
2.
3.3摺疊變槳風輪的功率輸出性能實驗 …………………………… 46
3.1機械功率測量平台與實驗風輪 ……………………… 47
3.
3.2數據處理方法 ………………………………………… 49
3.3.3………………… 51
3.零摺疊角風輪的功率輸出性能實驗 3.4………………… 52
3.摺疊變槳風輪的功率輸出性能實驗 3.5…………………… 55
3.摺疊變槳風輪的恆功率調節實驗
3.4摺疊變槳風輪的功率調節原理 ………………………………… 59第4章摺疊變槳風輪的氣動載荷理論 ………………………………… 62
4.1引言 ……………………………………………………………… 62
4.2摺疊變槳風輪的葉素動量理論 ………………………………… 62 4.1………………………… 63
2.摺疊變槳風輪的局部坐標系
4.2.2葉素氣動載荷與氣流動量定理方程 ………………… 67
4.3葉素動量理論的變數修正 …………………………… 69
2.
4.4葉素動量理論的計算流程 …………………………… 70
2.
4.3摺疊變槳風輪葉素動量理論的準確性 ………………………… 72
4.1風洞實驗平台與實驗風輪 …………………………… 72
3.4.2………………………………………… 76
3.數據處理方法 4.3…………………………………… 76
3.風輪功率測試結果 4.4………………………………… 78
3.理論計算結果與分析
4.4摺疊變槳風輪的氣動性能分析 ………………………………… 81 4.1………………… 81
4.摺疊軸傾角對風能利用係數的影響 4.2……………………… 82
4.摺疊變槳風輪的風阻推力性能 4.3………………………… 83
4.摺疊變槳風輪的功率曲線族
4.5摺疊變槳風輪的氣動性能調節機理 …………………………… 85
4.5.1風輪氣動性能調節的影響因素 ……………………… 85
4.2風輪氣動性能調節因子的算例分析 ………………… 90
5.第5章摺疊變槳風輪結構的參數設計 ………………………………… 95
5.1引言 ……………………………………………………………… 95
5.2考慮摺疊軸位置的葉素動量理論 ……………………………… 95
目錄19
5.1……………………………………… 96
2.風輪局部坐標系 5.2……………………………… 98
2.氣流動量定理方程修正
5.3葉素動量理論的變數修正 …………………………… 101
2.
5.4計算流程 ……………………………………………… 102
2.
5.3摺疊軸參數對風輪功率調節能力的影響 …………………… 104
5.4摺疊變槳輪轂的結構與原理 ………………………………… 110
5.5摺疊變槳輪轂的靜力學 ……………………………………… 111 5.1…………………………… 111
5.摺疊變槳輪轂的受力分析
5.2摺疊變槳輪轂載荷與結構參數的關係 ……………… 113
5.
5.3 1MW摺疊變槳風輪的輪轂載荷分析 ……………… 114
5.
5.6摺疊變槳輪轂的參數設計 …………………………………… 119 5.1……………………………… 119
6.槳距角調節靈敏度分析 5.2……………………… 122
6.摺疊變槳輪轂的參數設計準則
第6章針對 1MW風機的摺疊變槳風輪套用 ………………………… 123
6.1引言 …………………………………………………………… 123
6.2 1MW風輪的額定參數與葉片參數 ………………………… 123 6.1……………………………………………… 123
2.額定參數 6.2…………………………… 124
2.葉片幾何外形與氣動參數
6.3 1MW摺疊變槳風輪的結構設計 …………………………… 126
6.1葉片的額定載荷 ……………………………………… 126
3.
6.2 1MW摺疊變槳風輪的結構參數設計 ……………… 127
3.
6.3.3 1MW摺疊變槳風輪槳距角調節靈敏度分析 ……… 129
6.4 1MW摺疊變槳風輪的功率輸出性能 ……………………… 131 6.1…………… 131
4.葉片摺疊角對風輪功率輸出性能的影響
6.4.2 1MW摺疊變槳風輪的功率曲面 …………………… 133
6.3 1MW摺疊變槳風輪的功率調控準則 ……………… 135
4.
6.5 1MW摺疊變槳風輪與常規變槳風輪的對比 ……………… 138 6.1…………………… 138
5.額定工況下的變槳結構載荷對比 6.2……………………………… 140
5.恆功率調節過程的對比
6.6 1MW摺疊變槳風輪非額定工況下的載荷 ………………… 141參考文獻 …………………………………………………………………… 147
Contents
Chapter1 Introduction …………………………………………………… 1 1.WidEnrovrinadHoiotl
1 negyCnesonrznaAxisWindTurbine ………………………………………… 1 1.WidTubntrRsaceiw …………………… 3
2 nrieRooeerhRve
1.2.1 RotorHubLoadsControlTechnology ………… 3
1.2.2 AerodynamicLoadsControlTechnology ……… 4
1.2.3 PowerControlandInnovative PitchingTechnology ……………………………… 5 1.aemetMomettoeerhRve… 7
3 BldeElnnum MehdRsaceiw
1.4 IntroductionofWindTunnelExperimentof WindTurbine……………………………………………… 11 1.ManCnetfThsBo…………………………… 12
5 iotnsoiok Chapter2 TheoryofWindTurbineFoldingRotor …………………… 14 2.nrdcin ……………………………………………… 14
1 Itouto
2.WidEnrovrinEf
cecf
2 negyCnesoiinyoHorizontalAxisWindTurbine ………………………… 14
2.2.1 PowerCoef
icientofHorizontal AxisWindTurbine ……………………………… 14
2.2.2 AerodynamicLoadsTheoryof HorizontalAxisWindTurbine ………………… 18
2.2.3 EnergyConversionEf
iciencyAnalysis ofa5MW WindTurbine ……………………… 20
2.2.4 WindTurbineRotorDivisionsBased onPowerOutputCapability …………………… 23
2.3 FoldingRotorConceptandPrinciple …………………… 24 2.WidTunlFaiiiyEprmet
4 nneesbltxeinofFoldingBlade…………………………………………… 27
2.4.1 WindTunneland MeasurementDevices ……… 27
2.4.2 TestedBladesandExperimentScheme ……… 28
2.4.3 ExperimentResultsandDiscus
ion …………… 30 Chapter3 WindTunnelExperimentofFoldingRotor ………………… 33 3.nrdcin ……………………………………………… 33
1 Itouto3.WidTunlEpeinfFligBld…………… 33
2 nnexrmetoodnae
3.2.1 WindTunnelExperimentDevicesand DataProces
Method …………………………… 33
3.2.2 ExperimentParameters ………………………… 35
3.2.3 PowerRegulationExperiment ………………… 37
3.2.4 StartupExperiment……………………………… 40
3.2.5 AerodynamicBrakeExperiment ……………… 42
3.2.6 Summary ………………………………………… 45 3.einfFligRtrPeefrmac…… 46
3 ExprmetoodnooowrProne
3.3.1 MechanicalPowerMeasurement DevicesandTestedRotor ……………………… 47
3.3.2 DataProces
Method …………………………… 49
3.3.3 PowerPerformanceTestofRotor withUnfoldedBlades …………………………… 51
3.3.4 PowerPerformanceTestofRotor withFoldedBlades ……………………………… 52
3.3.5 ConstantPowerRegulationTestof FoldingRotor …………………………………… 55 3.ThoyoodnooowrRglto…………… 59
4 erfFligRtrPeeuain Chapter4 AerodynamicLoadsTheoryofFoldingRotor ……………… 62
4.1 Introduction ……………………………………………… 62 4.aemetMomettof
2 BldeElnnum MehdoFoldingRotor……………………………………………… 62
4.2.1 LocalCoordinateSystemsofFoldingRotor … 63
4.2.2 BladeElementAerodynamicLoadsand Airflow Momentum Theorem ………………… 67
Contents 23
4.2.3 VariableModificationsofBlade ElementMomentum Method …………………… 69
4.2.4 CalculationProcedureofBlade ElementMomentum Method …………………… 70
4.3 ValidationofBladeElementMomentum MethodofFoldingRotor ………………………………… 72
4.3.1 WindTunnelExperimentDevices andTestedRotor………………………………… 72
4.3.2 DataProces
Method …………………………… 76
4.3.3 FoldingRotorPowerTestResults …………… 76
4.3.4 TheoreticalCalculation ResultsandAnalysis …………………………… 78 4.odntrAeoniefrmacayi…… 81
4 FligRoordyamcProneAnlss
4.4.1 ImpactofFoldingAxisInclineAngle MagnitudeonPowerCoef
icient ……………… 81
4.4.2 WindThrustBehaviorofFoldingRotor ……… 82
4.4.3 PowerCurveFamilyofFoldingRotor ………… 83
4.5 TheoryofFoldingRotorAerodynamicsRegulation …… 85
4.5.1 InfluenceFactorsofFoldingRotor AerodynamicsRegulation ……………………… 85
4.5.2 A CaseStudyofInfluenceFactors …………… 90 Chapter5 FoldingRotorLayoutParametersDesign …………………… 95 5.nrdcin ……………………………………………… 95
1 Itouto5.aemetMomettoosdring
2 BldeElnnum MehdCnieFoldingAxisLocation …………………………………… 95
5.2.1 RotorLocalCoordinateSystems ……………… 96
5.2.2 Airflow Momentum Theorem Modifications … 98
5.2.3 VariableModificationsofBlade ElementMomentum Method ………………… 101
5.2.4 CalculationProcedure ………………………… 102 5.nlecfFligAxsPrtrn
3 IfuneoodniaameesoPowerRegulationPerformance ………………………… 104 5.odintorHubLyuner……………… 110
4 FlgRoaotadThoy 5.5 FoldingRotorHubStatics ……………………………… 111
5.5.1 LoadsStudyonFoldingRotorHub ………… 111
5.5.2 RelationshipBetwe
nFoldingRotor HubParametersandLoads …………………… 113
5.5.3 LoadsAnalysisofA1 MW FoldingRotorHub …………………………… 114 5.odntrHubPrtreign ……………… 119
6 FligRooaameesDs
5.6.1 BladePitchAngleAdjustment SensitivityStudy ……………………………… 119
5.6.2 FoldingRotorHubParametersDesignRule …… 122 Chapter6 Applicationof1MW FoldingRotor ……………………… 123 6.nrdcin ……………………………………………… 123
1 Itouto
6.aeaameesadBldePrtrf
2 RtdPrtrnaaameeso1MW FoldingRotor …………………………………… 123
6.2.1 RatedParameters ……………………………… 123
6.2.2 BladeShapeandAerodynamicParameters … 124
6.3 LayoutDesignof1MW FoldingRotor ………………… 126
6.3.1 BladeRatedLoads ……………………………… 126
6.3.2 LayoutParametersDesignof 1MW FoldingRotor …………………………… 127
6.3.3 BladePitchAngleAdjustmentSensitivityAnalysisof1MW FoldingRotor ……………… 129 6.oweefrmacf1MW FligRoo………… 131
4 PrProneoodntr
6.4.1 InfluenceofBladeFoldAngleMagnitude onRotorPowerPerformance ………………… 131
6.4.2 PowerSurfacesof1MW FoldingRotor ……… 133
6.4.3 PowerRegulationRuleof 1MW FoldingRotor …………………………… 135
6.5 ComparisonBetwe
n1MW FoldingRotorand ConventionalPitchRegulatedRotor…………………… 138
6.5.1 BladePitch Mechanism LoadsComparison UnderRatedCondition ………………………… 138
Contents 25
6.5.2 ConstantPowerRegulation Proces
Comparison …………………………… 140
6.6 LoadsAnalysisUnderHigh WindSpe
dCondition
of1MW FoldingRotor ………………………………… 141 References ………………………………………………………………… 147
