无叶片风力机变固有频率系统的涡激摆动特性及捕能效率

作者：龚曙光; 吴兴豪; 谢桂兰; 张建平

来源：振动与冲击, 2021, 40(19): 180-186.

DOI：10.13465/j.cnki.jvs.2021.19.023

• 无叶片风力机
• 涡激横向摆动
• 变固有频率
• 捕能效率
• 非线性回复力矩

无叶片风力机是通过其捕能柱的涡激横向摆动来捕获风能。建立了捕能柱三维涡激摆动的简化模型,推导了捕能柱系统固有频率及其能量捕获效率的计算式,并基于非线性回复力矩关系,构建了捕能柱的变固有频率计算式;在对简化模型进行验证的基础上,采用计算流体动力学(CFD)/刚体动力学(RBD)耦合方法,研究了变固有频率系统对捕能柱涡激横向摆动特性及捕能效率的影响。结果表明,非线性回复力矩函数斜率控制着捕能系统的固有频率,且非线性化程度越大系统固有频率变化速率越快;捕能柱横向摆幅峰值和能量捕获效率随回复力矩非线性化程度的增大而减小,其对应的风速向前推移;选择适当的变固有频率系统可增大主频锁定区间和高摆幅区间;捕能柱在涡激摆动过程中随柱体高度产生不同程度的斜涡脱落,对涡激摆动的频率锁定具有一定影响。

• 单位
  湘潭大学