[发明专利]变桨抗涡效果检测方法、装置及风力发电机

说明书

本发明提供一种变桨抗涡效果检测方法、装置及风力发电机，所述方法包括：对抗涡叶片的摆动瞬态过程进行流体动力学仿真计算，获取其在摆动方向上的气动阻力时序数据；对气动阻力时序数据进行多元回归分析，确定叶根摆幅和来流风速对抗涡叶片的气动阻力的交互影响，确定抗涡叶片的气动阻力数学模型；对气动阻力数学模型与风力发电机的等效动力学模型进行耦合，以用于计算抗涡叶片在加入气动阻力前后的振动衰减，形成振动衰减效果对比图。本发明通过对抗涡叶片的气动阻力进行建模，再与风力发电机的结构动力学模型进行耦合计算，能有效地针对风力发电机的变桨抗涡效果的进行预测，相较于现场测试和风洞模型试验的成本更低，但比工程算法更加准确。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种变桨抗涡效果检测方法、装置及风力发电机。

背景技术

涡振又称涡激振动，是在低风速下出现的一种风致振动现象。从流体的角度来分析，任何非流线型物体，在一定的恒定流速下，都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的旋涡。风力发电机(以下简称：风电机)通电运转时发生涡振的概率较小，如果发生，通过偏航对风即可缓解；对于断电情况下的风机，发生涡振的概率相对较大，并且无法偏航对风，将叶片调整至特定的桨距角来增大风机的气动阻尼，已成为一种抑制涡振的手段。

目前，抗涡效果检测主要是采用现场测试和风洞模型试验等方式开展的，每次检测需要耗费大量的人力、物力，导致成本较高；还有采用工程算法进行抗涡效果检测的记载，但其检测精度较低，不能为如何调整抗涡叶片的桨距角以及方位角，以提供足够的气动阻力来抑制涡振提供有效的数据支持。

如何对每次抗涡叶片的的桨距角以及方位角调整后的抗涡效果进行快速、准确地检测，用于为变桨来抑制涡振的有效偏航范围提供数据支持，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种变桨抗涡效果检测方法、装置及风力发电机，用以解决现有技术中抗涡效果检测要么成本高、步骤繁琐，要么精度低的缺陷，能实现抗涡效果的快速、准确检测。

第一方面，本发明提供一种变桨抗涡效果检测方法，包括：对风力发电机的抗涡叶片的摆动瞬态过程进行流体动力学仿真计算，获取所述抗涡叶片在摆动方向上的气动阻力时序数据；

对所述气动阻力时序数据进行多元回归分析，确定叶根摆幅和来流风速对所述抗涡叶片的气动阻力的交互影响，构建所述抗涡叶片的气动阻力数学模型；

对所述气动阻力数学模型与所述风力发电机的等效动力学模型进行耦合，以用于计算所述抗涡叶片在加入气动阻力前后的振动衰减，形成振动衰减效果对比图。

根据本发明提供的一种变桨抗涡效果检测方法，所述对风力发电机的抗涡叶片的摆动瞬态过程进行流体动力学仿真计算，获取所述抗涡叶片在摆动方向上的气动阻力时序数据，包括：

以所述抗涡叶片的叶根摆幅和来流风速为试验因素，以所述抗涡叶片在摆动方向受到的气动阻力为响应，基于曲面响应法，制定流体动力学仿真方案；

建立所述抗涡叶片的流体动力学模型，以基于所述流体动力学仿真方案中的工况组合，获取所述抗涡叶片在摆动方向上的气动阻力时序数据；

所述工况组合包括所述抗涡叶片的叶根摆幅、来流风速所构成的因素水平组合。

根据本发明提供的一种变桨抗涡效果检测方法，所述建立所述抗涡叶片的流体动力学模型，以基于所述流体动力学仿真方案中的工况组合，获取所述抗涡叶片在摆动方向上的气动阻力时序数据，包括：

根据所述抗涡叶片的外形参数，沿叶片展向截取多个翼型截面；

将由所述风力发电机的塔筒涡振时引起所述抗涡叶片的摆动近似为刚性的往复转动，以根据所述抗涡叶片的方位角和每个所述翼型截面的展向位置以及叶根摆幅，计算出每个所述翼型截面的摆动幅度；