风力机新系列翼型气动性能研究 被引量：32

1

作者 叶枝全 黄继雄 +1 位作者 陈严 曹人靖 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期211-216,共6页

风力机翼型气动性能是风力机气动设计和性能分析的重要基础。采用粘性和无粘性结合的分析计算方法 ,对风力机新系列翼型进行了气动性能研究 ,用低雷诺数翼型分析和设计软件XFOIL分析了FFA W3系列两种翼型在不同雷诺数和不同马赫数下的... 风力机翼型气动性能是风力机气动设计和性能分析的重要基础。采用粘性和无粘性结合的分析计算方法 ,对风力机新系列翼型进行了气动性能研究 ,用低雷诺数翼型分析和设计软件XFOIL分析了FFA W3系列两种翼型在不同雷诺数和不同马赫数下的气动性能 ,并与实验数据进行了比较 。 展开更多

关键词 风力机 翼型 气动性能 雷诺数 马赫数 风力发电 粘性 无粘性 FFA-W3系列翼型 航空翼型

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水平轴风力机桨叶的实验模态分析 被引量：36

2

作者 叶枝全 马昊旻 +2 位作者 丁康 包能胜 曹人靖 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期473-476,共4页

桨叶的模态分析是风力机整机稳定性及其可靠性分析的重要基础 ,该文应用DAS动态信号分析与故障诊断系统 ,对水平轴风力机的桨叶进行了实验模态研究 ,通过测量分析桨叶的振动信号 ,得到桨叶的模态 ,为理论分析计算风力机桨叶与整机模态... 桨叶的模态分析是风力机整机稳定性及其可靠性分析的重要基础 ,该文应用DAS动态信号分析与故障诊断系统 ,对水平轴风力机的桨叶进行了实验模态研究 ,通过测量分析桨叶的振动信号 ,得到桨叶的模态 ,为理论分析计算风力机桨叶与整机模态的算法选择和修正提供了依据 ,同时对在模态实验中的参数识别和精度提高等问题进行了探讨。 展开更多

关键词 桨叶 模态分析 水平轴 实验模态分析 叶片

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适用于风力机的新翼型气动性能的实验研究 被引量：32

3

作者 叶枝全 黄继雄 +2 位作者 陈严 包能胜 霍福鹏 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期548-554,共7页

对适用于风力机的新翼型FFA W3 211和FFA W3 360进行了风洞实验研究,得到了两种翼型在不同雷诺数下的气动性能及其在大攻角下的失速特性。实验结果与采用低雷诺数翼型分析和设计软件XFOIL的计算结果进行了比较,其最大升力系数对应攻角... 对适用于风力机的新翼型FFA W3 211和FFA W3 360进行了风洞实验研究,得到了两种翼型在不同雷诺数下的气动性能及其在大攻角下的失速特性。实验结果与采用低雷诺数翼型分析和设计软件XFOIL的计算结果进行了比较,其最大升力系数对应攻角偏差小于1,在-10°～+18°范围内,升力系数的平均相对偏差为5 1%,两种结果的一致性很好。 展开更多

关键词 风力机 翼型 气动性能 风洞实验

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风力机叶片载荷谱及疲劳寿命分析 被引量：74

4

作者 李德源 叶枝全 +1 位作者 陈严 包能胜 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期118-123,共6页

研究了大型风力机玻璃钢叶片载荷谱和疲劳寿命的工程估算方法。运用片条理论分析了影响风力机叶片疲劳寿命的气动载荷分布;应用多体动力学方法,分析了旋转叶片动力刚化效应产生的原因及其对叶片振动模态的影响;根据模态叠加法,计算了叶... 研究了大型风力机玻璃钢叶片载荷谱和疲劳寿命的工程估算方法。运用片条理论分析了影响风力机叶片疲劳寿命的气动载荷分布;应用多体动力学方法,分析了旋转叶片动力刚化效应产生的原因及其对叶片振动模态的影响;根据模态叠加法,计算了叶片在气动力、重力和旋转惯性力等确定性载荷作用下的动应力响应;探讨了玻璃钢叶片的疲劳性能、破坏准则及疲劳寿命估计方法;提出了一种基于 Palmgren Miner 线性累积损伤法则的玻璃钢叶片安全寿命估计方法。通过所设计的 1.5MW 变速变桨距风力机叶片疲劳寿命估计的算例表明,该方法是可靠和实用的。 展开更多

关键词 风能利用 风力机 玻璃钢叶片 疲劳寿命 动力刚化

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水平轴风力机叶片动态响应分析 被引量：51

5

作者 刘雄 李钢强 +1 位作者 陈严 叶枝全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期128-134,141,共8页

为了获得水平轴风力机叶片在时变载荷作用下的动态响应,把叶片简化成悬臂梁,利用二结点梁单元进行离散化建模,并考虑由于叶片旋转所产生的离心刚化作用和气动阻尼作用,分析叶片弯曲振动的固有动力特性。在建立叶片结构动力学运动方程、... 为了获得水平轴风力机叶片在时变载荷作用下的动态响应,把叶片简化成悬臂梁,利用二结点梁单元进行离散化建模,并考虑由于叶片旋转所产生的离心刚化作用和气动阻尼作用,分析叶片弯曲振动的固有动力特性。在建立叶片结构动力学运动方程、计算叶片所受时变载荷的基础上,运用Newmark法和模态叠加原理对风力机叶片的动态响应进行计算,编制相应的有限元计算程序。以某1.0MW风力机为例,仿真其在湍流风场作用下的发电工况,获得其叶片的结构动力响应。仿真结果表明,大型水平轴风力机叶片在工作过程中承受较大的振动和变形,离心刚化和气动阻尼作用都对其结构动力响应有着较大影响。 展开更多

关键词 风力机 叶片 动态响应 离心刚化 气动阻尼

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风力机旋转风轮振动模态分析 被引量：94

6

作者 李德源 叶枝全 +1 位作者 包能胜 陈严 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期72-77,共6页

对水平轴风力机旋转风轮振动模态计算分析方法和影响固有频率计算结果的因素进行了研究。应用多体动力学的方法,探讨了旋转叶片动力刚化效应产生的原因;考察了叶片动力刚化效应以及玻璃钢/复合材料的各向异性性质对叶片振动模态的影响;... 对水平轴风力机旋转风轮振动模态计算分析方法和影响固有频率计算结果的因素进行了研究。应用多体动力学的方法,探讨了旋转叶片动力刚化效应产生的原因;考察了叶片动力刚化效应以及玻璃钢/复合材料的各向异性性质对叶片振动模态的影响;通过自行开发的前处理软件建立叶片实体模型,运用ANSYS结构分析软件对所设计的600kW风力机旋转风轮的振动模态作了仿真分析,得到了风力机复合材料叶片动力刚化效应振动模态数值分析结果,并对结果进行了分析比较。 展开更多

关键词 风力机 风轮 动力刚化 模态分析

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风力机翼型气动噪声优化设计研究 被引量：34

7

作者 刘雄 罗文博 +2 位作者 陈严 叶枝全 周鹏展 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第14期134-139,共6页

为获得高升阻比、低噪声水平的风力机翼型,将气动噪声引入到风力机专用翼型的设计中。为评价翼型气动噪声水平,对翼型自身噪声进行讨论和研究,应用NASA基于大量试验而得到的翼型自身噪声模型进行建模。采用型函数扰动法对翼型廓线进行表... 为获得高升阻比、低噪声水平的风力机翼型,将气动噪声引入到风力机专用翼型的设计中。为评价翼型气动噪声水平,对翼型自身噪声进行讨论和研究,应用NASA基于大量试验而得到的翼型自身噪声模型进行建模。采用型函数扰动法对翼型廓线进行表示,以翼型自身噪声水平作为优化目标,将气动特性作为性能约束,建立翼型的优化设计模型。设计过程中,采用XFOIL获取翼型边界层参数,及对翼型的气动性能进行评价。将流场求解程序和直接优化方法相结合,采用复合形法进行搜索寻优,用Matlab编制优化程序。以NACA 4415作为原始翼型进行优化设计,得到一种具有高气动性能、低噪声水平的风力机专用翼型。 展开更多

关键词 翼型 噪声水平 气动性能 优化设计

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水平轴风力机筒型塔架动态响应分析 被引量：22

8

作者 刘雄 李钢强 +2 位作者 陈严 叶枝全 田鹏 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期412-417,共6页

为获得水平轴风力机塔架在时变载荷作用下的动态响应,将塔架简化成悬臂梁,利用二结点梁单元进行离散化建模,分析了塔架弯曲振动固有动力特性。在建立塔架结构动力学运动方程、计算塔架所受时变载荷的基础上,运用线性加速度法和模态叠加... 为获得水平轴风力机塔架在时变载荷作用下的动态响应,将塔架简化成悬臂梁,利用二结点梁单元进行离散化建模,分析了塔架弯曲振动固有动力特性。在建立塔架结构动力学运动方程、计算塔架所受时变载荷的基础上,运用线性加速度法和模态叠加原理对风力机塔架的动态响应进行计算,编制了相应的计算机程序。以某1.0MW风力机塔架为例,获得了风力机在湍流风运行条件下塔架在仿真时间内的位移、速度和加速度,并与"GHBladed"软件的计算结果进行了比较,表明计算模型是可行的。 展开更多

关键词 风力机 塔架 模态分析 动态响应

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新疆达坂城风电场风能资源特性分析 被引量：33

9

作者 包能胜 刘军峰 +1 位作者 倪维斗 叶枝全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1073-1077,共5页

对新疆达坂城风电场的风能资源特性进行了详细的研究。基于在达坂城风电场实测的10m和24m高程的10min平均风速数据,分析了原始风速的分布特性。根据地表风速沿高度呈风剪指数分布的特性,计算了在各个轮毂高度上的风速分布。采用最小误... 对新疆达坂城风电场的风能资源特性进行了详细的研究。基于在达坂城风电场实测的10m和24m高程的10min平均风速数据,分析了原始风速的分布特性。根据地表风速沿高度呈风剪指数分布的特性,计算了在各个轮毂高度上的风速分布。采用最小误差逼近算法原理,计算了风速韦布尔分布的参数以及平均风速和分布方差。通过对韦布尔分布的分析,计算了各个高度上风电场的平均风功率密度、有效平均风功率密度和可利用小时数等风能资源特性参数,为当地的风能开发提供分析基础。 展开更多

关键词 风电 风能资源 风功率密度 韦布尔分布

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风力机风场模型的研究及紊流风场的MATLAB数值模拟 被引量：32

10

作者 陈严 张锦源 +1 位作者 王楠 叶枝全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期955-960,共6页

讨论了风剪、塔影和尾流对风场平均速度的影响,介绍了随机理论中离散随机序列与其功率谱、傅立叶谱的关系,研究了紊流风场模型中常用的几种典型的速度功率谱密度模型如Harris速度谱、Kaimal速度谱、Von Karman速度谱等模型。根据随机理... 讨论了风剪、塔影和尾流对风场平均速度的影响,介绍了随机理论中离散随机序列与其功率谱、傅立叶谱的关系,研究了紊流风场模型中常用的几种典型的速度功率谱密度模型如Harris速度谱、Kaimal速度谱、Von Karman速度谱等模型。根据随机理论,确定利用速度谱求风速的紊流部分的算法,并用MATLAB编程实现了风力机紊流风场的数值模拟。 展开更多

关键词 风力机 风场模型 紊流模型 数值模拟

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水平轴风力机锥形塔筒的静动态特性研究 被引量：15

11

作者 陈严 田鹏 +2 位作者 刘雄 罗振 叶枝全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1359-1365,共7页

根据叶素动量理论,考虑三维紊流风场、Beddoes-Leishman动态失速模型、惯性载荷及重力载荷计算了风力机的整机载荷,进而得到塔架动态载荷的极限工况,针对塔架的结构特点,再应用有限元理论,对水平轴风力发电机组塔架的静态(强度)、动态(... 根据叶素动量理论,考虑三维紊流风场、Beddoes-Leishman动态失速模型、惯性载荷及重力载荷计算了风力机的整机载荷,进而得到塔架动态载荷的极限工况,针对塔架的结构特点,再应用有限元理论,对水平轴风力发电机组塔架的静态(强度)、动态(屈曲、模态)特性进行了研究。以一台1.5MW水平轴风力发电机组为例,计算了塔架在不同极限工况下的载荷,并对塔筒进行了强度、屈曲和模态分析,得到了具有较大工程实用价值的塔筒静动态分析方法。 展开更多

关键词 整机载荷计算 有限元 强度分析 屈陆分析 模态分析

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风力机玻璃钢叶片疲劳寿命分析 被引量：51

12

作者 李德源 叶枝全 +1 位作者 陈严 包能胜 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期592-598,共7页

该文对大型风力机玻璃钢叶片疲劳寿命的工程估算方法进行了研究。运用片条理论分析了影响风力机叶片疲劳寿命的气动载荷分布;根据有限元模态叠加法,计算了叶片在气动力、重力和旋转惯性力等确定性载荷作用下的动态应力响应;介绍了玻璃... 该文对大型风力机玻璃钢叶片疲劳寿命的工程估算方法进行了研究。运用片条理论分析了影响风力机叶片疲劳寿命的气动载荷分布;根据有限元模态叠加法,计算了叶片在气动力、重力和旋转惯性力等确定性载荷作用下的动态应力响应;介绍了玻璃钢材料的疲劳破坏过程、破坏准则,探讨了玻璃钢材料疲劳性能及疲劳寿命估计方法;最后,运用PalmgrenMiner的线性疲劳损伤累积法则提出了一种玻璃钢叶片安全寿命估计方法。通过所设计的1 5兆瓦变速变桨距风力机叶片疲劳寿命估计的算例表明,本文提出的玻璃钢叶片疲劳寿命估计方法是可靠和实用的。 展开更多

关键词 风力机 玻璃钢叶片 疲劳寿命

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增加风力机叶片翼型后缘厚度对气动性能的影响 被引量：44

13

作者 刘雄 陈严 叶枝全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期489-495,共7页

以FFA-W3翼型族为研究对象,对其系列翼型的后缘作了加厚处理。利用XFOIL软件对修改前后的翼型的气动性能进行了计算,利用Viterna-Corrigan失速后模型将气动性能数据的攻角扩展到了90°。对修改前后的翼型的气动性能数据的改变作了... 以FFA-W3翼型族为研究对象,对其系列翼型的后缘作了加厚处理。利用XFOIL软件对修改前后的翼型的气动性能进行了计算,利用Viterna-Corrigan失速后模型将气动性能数据的攻角扩展到了90°。对修改前后的翼型的气动性能数据的改变作了对比分析。利用原翼型和修改后翼型的气动性能数据对同一个风力机进行了气动性能计算,并对计算结果作了对比分析。结论认为,对翼型后缘进行适当加厚处理对气动性能影响不大,为满足工艺要求在叶片的生产中对翼型后缘作加厚处理是可行的。 展开更多

关键词 风力机 翼型 气动性能 FFA-W3 XFOIL

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表面粗糙度对风力机翼型性能的影响 被引量：38

14

作者 包能胜 霍福鹏 +1 位作者 叶枝全 倪维斗 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期458-462,共5页

讨论了风力机专用叶片上局部增加表面粗糙度,在不同分布位置、不同当量大小的条件下对叶片气动 性能影响的实验研究。首先,探讨了叶型表面粗糙度的形成机理和对气动性能影响的初步原理。其次,设计了 在风洞实现局部增加表面粗糙度对翼... 讨论了风力机专用叶片上局部增加表面粗糙度,在不同分布位置、不同当量大小的条件下对叶片气动 性能影响的实验研究。首先,探讨了叶型表面粗糙度的形成机理和对气动性能影响的初步原理。其次,设计了 在风洞实现局部增加表面粗糙度对翼型性能影响的实验条件和实验方案。最后,对风力机专用叶型进行的叶片 表面局部增加粗糙度的风洞实验,结果证明了在叶片压力面尾缘通过适当增加一定宽度、一定粗糙度的粗糙带 可以增大叶片的有效升力系数。 展开更多

关键词 风力机 风洞 表面粗糙度

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大型风电场失速型机组等值建模的研究 被引量：22

15

作者 包能胜 徐军平 +1 位作者 倪维斗 叶枝全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1284-1289,共6页

对于风电场中失速型机组的多机等值,采用异步发电机的机电暂态模型求解发电机组的等值电气参数,利用基于传递函数概念的参数辨识方法及最小二乘法求解发电机组的动态等值参数。利用系统等值得结果对一实例进行仿真,结果表明了等值方法... 对于风电场中失速型机组的多机等值,采用异步发电机的机电暂态模型求解发电机组的等值电气参数,利用基于传递函数概念的参数辨识方法及最小二乘法求解发电机组的动态等值参数。利用系统等值得结果对一实例进行仿真,结果表明了等值方法的有效性和正确性,为今后研究风电场与电网之间的相互影响提供了良好的模型基础。 展开更多

关键词 风电场 主动失速型机组 异步发电机 等值方法

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水平轴风力机气动性能计算模型 被引量：105

16

作者 刘雄 陈严 叶枝全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期792-800,共9页

基于片条理论建立了水平轴风力机气动性能计算模型,考虑叶尖损失、轮毂损失、叶栅理论及失速状态下动量理论的失效对片条理论进行了修正,并且考虑了风剪切、偏航、风轮的结构参数和风力机安装参数对计算模型的影响,使得理论模型更接近... 基于片条理论建立了水平轴风力机气动性能计算模型,考虑叶尖损失、轮毂损失、叶栅理论及失速状态下动量理论的失效对片条理论进行了修正,并且考虑了风剪切、偏航、风轮的结构参数和风力机安装参数对计算模型的影响,使得理论模型更接近于实际工况中的风力机。应用所设计的气动性能计算程序对一台1.3MW的失速调节风力机进行了气动性能计算,与国外大型商业软件的计算结果取得了良好的一致性,从而验证了模型的正确性和实用性。 展开更多

关键词 风力机 气动性能 片条理论

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风力机旋转叶片的多体动力学数值分析 被引量：30

17

作者 李德源 叶枝全 陈严 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期473-481,共9页

在现代柔性多体系统动力学理论的框架上,研究了风力机叶片的空间旋转运动与其弹性变形间的耦合 关系;对旋转叶片进行有限元离散,采用凯恩(Kane)方法,建立了一般形式的大型风力机叶片柔性多体动力 学方程;结合大型叶片几何构形特点,导出... 在现代柔性多体系统动力学理论的框架上,研究了风力机叶片的空间旋转运动与其弹性变形间的耦合 关系;对旋转叶片进行有限元离散,采用凯恩(Kane)方法,建立了一般形式的大型风力机叶片柔性多体动力 学方程;结合大型叶片几何构形特点,导出了旋转叶片的空间梁单元动力矩阵的显式形式;以1．5MW风力机叶 片为例,计算了该叶片的固有频率并与常规有限元数值分析结果进行了比较,体现了旋转叶片的动力刚化效应, 更准确地反映了叶片的动力学特性。 展开更多

关键词 旋转叶片 多体动力学 KANE方程 固有频率 动力刚化

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水平轴风力机桨叶二维增升实验研究 被引量：26

18

作者 包能胜 曹人靖 叶枝全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期72-76,共5页

探讨了风力机通过在叶片上加襟翼来提高桨叶气动效率、增加功率可行性的实验研究。翼型选用在风力机中应用最多的NACA6 32 2 15 ,攻角范围为 0°～ 40° ,襟翼高度为弦长的 1 0 %、1 5 %、2 0 %、2 5 % ,并在不同襟翼高度条... 探讨了风力机通过在叶片上加襟翼来提高桨叶气动效率、增加功率可行性的实验研究。翼型选用在风力机中应用最多的NACA6 32 2 15 ,攻角范围为 0°～ 40° ,襟翼高度为弦长的 1 0 %、1 5 %、2 0 %、2 5 % ,并在不同襟翼高度条件下比较了不同偏转角 45°、90°、135°的影响。对每种工况测量了叶片表面的压力分布 ,根据压力分布 ,计算翼型的升力和阻力系数。结果表明 :所有工况条件下 ,加襟翼都能够增加升力系数。在Gurney襟翼条件下 ,襟翼的高度越大 ,升力系数越大 ,相应阻力系数也越大。在襟翼高度相同的条件下 ,90°的襟翼增升效果最佳。 展开更多

关键词 水平轴风力机 GURNEY襟翼 增升实验 桨叶 风力发电

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基于BEDDOES-LEISHMAN动态失速模型的水平轴风力机动态气动载荷计算方法 被引量：25

19

作者 刘雄 张宪民 +1 位作者 陈严 叶枝全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1449-1455,共7页

从对附着流和分离流的建模两方面阐述了 Beddoes-Leishman 动态失速模型。基于 Beddoes-Leishman 模型开发了动态失速数值计算程序,并将其集成到了现有的风力机气动载荷分析软件中。利用所开发的程序,计算了NACA 63-418翼型的动态失速特... 从对附着流和分离流的建模两方面阐述了 Beddoes-Leishman 动态失速模型。基于 Beddoes-Leishman 模型开发了动态失速数值计算程序,并将其集成到了现有的风力机气动载荷分析软件中。利用所开发的程序,计算了NACA 63-418翼型的动态失速特性,分析了平均攻角、衰减频率和马赫数的变化对动态失速特性的影响。仿真了一台1.5MW 变速恒频风电机组的发电工况,结果表明,动态失速对风力机的动态气动载荷有极大影响,在进行动态载荷仿真时必须予以充分考虑。 展开更多

关键词 风力机 动态气动载荷 动态失速

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近海风力机在极限波浪作用下的初步计算分析 被引量：16

20

作者 陈严 蔡安民 +1 位作者 叶枝全 刘雄 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期180-187,共8页

考虑风、浪的联合作用,建立了近海风力机组的系统载荷模型。根据基于流函数理论非线性规则波的仿真方法以及Morison方程,采用C++与Fortran语言混合编程开发了极限波浪力的仿真计算程序。应用该程序对一非线性规则波进行了仿真计算,其计... 考虑风、浪的联合作用,建立了近海风力机组的系统载荷模型。根据基于流函数理论非线性规则波的仿真方法以及Morison方程,采用C++与Fortran语言混合编程开发了极限波浪力的仿真计算程序。应用该程序对一非线性规则波进行了仿真计算,其计算结果与国外文献的波浪仿真计算结果进行比较,取得了良好的一致性,从而验证了极限波浪力的仿真计算模型;最后应用开发的程序对在波浪作用下的塔架实例的极限波浪力进行了计算。 展开更多

关键词 近海风力机 流函数 波浪仿真 极限波浪力

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