基于智能风轮的大型海上漂浮式风力机轴系扭振抑制方法研究

基本信息
批准号:51607058
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:19.00
负责人:许波峰
学科分类:
依托单位:河海大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘皓明,赵振宙,王耀,唐植懿,任秋业
关键词:
海上漂浮式风力机复杂环境轴系扭振智能风轮控制策略
结项摘要

In order to solve the serious problem about the shaft torsional oscillation for large-scale offshore floating wind turbines due to complex offshore environment, the torsional oscillation mitigation strategy based on the smart rotor is proposed in this project. Firstly, the simulation system of the shaft transient stability for floating wind turbines will be developed by combining the hydrodynamic model of floating platform and the previous simulation system. The study of effects of shear wind, wave and electrical disturbance on the shaft torsional oscillation is the focus and the torsional oscillation mechanisms will be analyzed. Secondly, the smart blade design based on deformable trailing edge flap will be conducted. The CFD numerical simulation and the optimal design of smart blade based on genetic algorithm and improved free vortex wake method will be studied. Next, the control model of smart rotor will be developed and the torsional oscillation mitigation strategy of large-scale offshore floating wind turbine will be designed according to the torsional oscillation mechanisms. The following innovations are achievable in the proposed project: (1) The technology of the shaft torsional oscillation analysis of floating wind turbine combining aerodynamics and hydrodynamic is implemented. (2) The torsional oscillation mitigation strategy based on the smart rotor is proposed.

针对海上复杂环境给大型海上漂浮式风力机带来更严峻的轴系扭振问题,本项目提出基于智能风轮的轴系扭振抑制技术。首先,建立浮式平台水动力学模型,与已建立的仿真系统结合,形成包含浮式平台扰动的风力机轴系暂态稳定性仿真系统,重点研究剪切风、波浪、电气扰动三种典型动态工况对轴系扭振的单独影响和综合影响,分析扭振发生机理;其次,基于可变尾缘襟翼方案进行智能叶片设计,开展CFD数值模拟研究和遗传算法/改进自由涡尾迹方法耦合的优化设计研究;然后,建立智能风轮控制模块,开展大型海上漂浮式风力机轴系扭振抑制控制策略研究。项目的创新性体现在:(1)实现结合非定常气动和水动分析漂浮式风力机轴系扭振的技术;(2)提出基于智能风轮的轴系扭振抑制控制策略。

项目摘要

针对海上复杂环境给大型海上漂浮式风力机带来更严峻的轴系扭振问题,本项目提出基于智能风轮的轴系扭振抑制技术。首先,建立了浮式平台水动力学模型,与已建立的仿真系统结合,形成了包含浮式平台扰动的风力机轴系暂态稳定性仿真系统,重点研究剪切风、波浪、电气扰动三种典型动态工况对轴系扭振的影响,分析扭振发生机理;其次,基于可变尾缘襟翼方案进行智能叶片设计,开展了CFD数值模拟研究,与改进自由涡尾迹方法耦合计算尾缘襟翼对机组载荷的影响;然后,建立了智能风轮控制模块,开展大型海上漂浮式风力机轴系扭振抑制控制策略研究。项目还开展了其他抑制轴系扭振控制策略的研究,包括基于转子侧变流器附加阻尼控制策略、惯量响应控制策略以及考虑风浪联合作用的变桨控制策略。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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