[发明专利]一种风电机组叶片气动计算模型及其构建方法

说明书

本发明公开了一种风电机组叶片气动计算模型及其构建方法，属于风电设备技术领域。本发明包括如下模块：机组模型构建模块：通过映射目标参数和控制与传动参数，构建OpenFAST机组模型；叶片气动映射构建模块：通过风电机组叶片气动布局构建；叶片气动预测；映射目标设定和映射自动化平台驱动完成叶片气动映射构建模块的构建；计算执行模块：通过构建的叶片气动映射构建平台对参考叶片进行处理；本发明通过在叶片替代计算模型中添加控制与传动参数的影响解决了现有技术中替代模型构建精确性差的问题。

技术领域

本发明属于风电设备技术领域，特别是涉及一种风电机组叶片气动计算模型及其构建方法。

背景技术

据统计，2025年中国将会有17个省市自治区内的风电机组将满服役期；“十五五”期间有超过32600台的风电机组面临退役，单机容量多为1～2MW机型。除满服役期机组之外，许多现役风电机组因设计、生产时期早，技术和质量水平都远不如现在，造成现今存在大量风电机组机位风能资源好但效率低、安全性能低、运维成本高。因此，对老旧风场进行技术改造成为了较好的选择。对风电机组进行技改工作可降低风电场运营成本，提高维护检修效率，减少人力成本、机组故障率，提高风力机有效工作时长，减小发电损失；可促进风电产业老旧风电机组翻新升级，提高发电量、延长机组寿命、减少故障率，缓解老旧机组的退役处理难题，减少退役成本。

实际工程中，为科学、准确的对机组进行增效降载和零部件升级等工作通常需要对目标机组建模进行气动性能方面的模拟计算工作。但在对机组进行建模工作时，通常会因部件厂家倒闭或部件设计参数保密等原因造成各部件参数缺失问题。尤其是风电叶片的气动外形参数。对于此类独特的问题，目前解决方法十分有限。

目前基于相似准则理论的风电机组构建方法是假定新设计的机组满足叶尖速比与原型机相同，翼型与原型机相同，叶片尺寸与原型机以相同比例变化。由此可以通过对已有型号机组叶片进行几何等比缩放操作得到其他型号机组。现有方法得到的新机组没考虑叶片气动布局和机组控制策略方面的因素。如果通过这种方法进行构建替代模型，将会出现替代机组与目标机组在气动性能和功率曲线上有较大差别的现象，替代机组模型并不能代表目标机组进行计算模拟分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电机组叶片气动计算模型及其构建方法，通过在叶片替代计算模型中添加控制与传动参数的影响解决了现有技术中替代模型构建精确性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种风电机组叶片气动计算模型，所述计算模型包括如下模块：

机组模型构建模块：通过映射目标参数和控制与传动参数，构建OpenFAST机组模型；

叶片气动映射构建模块：通过风电机组叶片气动布局构建；叶片气动预测；映射目标设定和映射自动化平台驱动完成叶片气动映射构建模块的构建；

计算执行模块：通过构建的叶片气动映射构建平台对参考叶片进行处理。

进一步地，所述映射目标参数包括实时风速、叶轮转速、气动功率、气动转矩、气动推力。

进一步地，所述控制与传动参数包括风轮的额定转速、额定转矩、齿轮箱传动比。

进一步地，所述叶片气动映射构建模块通过Isight软件构建。

进一步地，所述叶片气动布局构建包括各叶素翼型、翼型厚度、弦长和扭角如下参数的确定。

进一步地，所述叶片气动布局构建时需要沿多个不同径向位置设立参考点精确的建立叶片的气动布局。

进一步地，所述叶片气动预测在考虑风轮气动性能外增加控制系统和传动系统参数通过使用叶素动量理论(BEMT)对风电机组性能进行预测计算。