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浮式海上风力机叶片气动性能的流固耦合分析
  • ISSN号:1007-4708
  • 期刊名称:《计算力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] O35[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学深海工程研究中心,大连116024, [2]大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116024
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(2011CB013703);国家自然科学基金创新研究群体(50921001)资助项目.
中文摘要:

随着深水浮式海上风电场在世界范围内的兴起,浮式平台运动性能对风力机稳定运行及叶片气动载荷影响的研究具有重要意义。基于三维粘性不可压缩Navier-Stokes方程和适用于旋转流场分析的重整化群^一£(RNG)湍流模型,数值模拟美国可再生能源实验室(NREL)5MW海上风力机的气动性能,并将数值模拟结果与NREL的设计参考数据进行对比分析,较好地验证了该数值模拟方法的有效性。进一步利用滑移网格技术模拟风力机叶片随浮式平台的典型周期性运动,实现浮式风力机叶片与周围流场的复杂非线性流固耦合分析,分别研究浮式平台不同运动幅值和运动周期对风力机叶片气动性能的影响规律,并从物理机理角度进行阐明分析。本文的主要研究成果,将对未来大型深水浮式海上风力机的气动性能分析及浮式平台系统的运动性能设计起到积极的指导作用。

英文摘要:

As the development of the deep-water floating offshore wind farm has becoming more and more promising around the world, the study of the motion effect of floating platform on both the steady opera- tion performance of the wind turbine and the aerodynamic loads analysis of the blade is of great impor- tance. Based on three dimensional Navier-Stocks equation and k-e Renormalization Group Method (RNG) turbulence model,which is very suitable for the rotational fluid flow,numerical simulations for the aerodynamic performance of National Renewable Energy Laboratory (NREL) of us 5MW offshore wind turbine blades have been done. The availability of the numerical model has been verified by compa- ring the numerical results with the corresponding design data from NREL. Furthermore, the complex nonlinear fluid-structure interaction between the blades and its surrounding airflow has been successfully investigated by using advanced sliding mesh technique to simulate the typical periodic motion of the floating platform. The effect of different motion amplitudes, and the effect of different motion periods have been studied. As a result, the law of the effects has been clarified in the view of physical mecha- nism. In summary,the main results of this work would play an active role in both the aerodynamic analy- sis of large floating offshore wind turbine and the motion performance design of the supporting floating platform.

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期刊信息
  • 《计算力学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:大连理工大学 中国力学学会
  • 主编:程耿东
  • 地址:辽宁省大连理工大学《计算力学学报》编辑部
  • 邮编:116024
  • 邮箱:jslxxb@dlut.edu.cn
  • 电话:0411-84708744 84709559
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-4708
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1373/O3
  • 邮发代号:8-180
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵双效期刊,Ei Compenelex收录期刊,获2003年大连市期刊最佳印制奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:9563