基于CFD方法,通过对比均匀来流和极端运行阵风条件下1.5 MW水平轴风力机的非定常气动特性,研究了极端运行阵风对风力机气动性能的影响规律.结果表明:极端运行阵风对风力机的气动特性影响较大,转矩与法向力、切向力系数的最大值较风速最大值的出现有所提前,较高风速下叶片失速造成风力机的转矩和气动力系数随风速的增大而减小.从紊流向层流的恢复阶段,流动的不稳定性使法向力、切向力系数在减小的过程出现振荡.

提出了直叶片垂直轴风力机风轮的优化设计模型，该模型以双向多流管理论为基础，考虑了风场风速的概率分布，以风力机年能量输出最大为设计目标，使用遗传算法进行搜索寻优。利用开发的优化设计程序，针对特定风场优化设计直叶片垂直轴风力机风轮，并与已有风力机相比，优化设计结果有明显的优越性，说明该优化设计模型的有效性和实用性。

针对风力机电液伺服变桨距控制系统,设计了基于遗传算法整定的PID控制器,并通过计算机仿真,再现了系统跟踪阶跃信号的系统响应。仿真结果表明,在该控制器作用下,风力机变桨距系统具有良好的动态性能。

翼型是风力机叶片的核心要素。应用FLUENT软件对大型风力机叶片的翼型进行气动特性分析，将计算结果与试验结果进行对比，验证并修正软件模型和相关参数。所采用的方法可以应用于其它翼型的气动特性分析。

在运行环境下叶片所承受的气动载荷是在空气的气动压力与自身旋转产生的附加力的合作用。在不同的环境条件下,风力机叶片上的空气动力负载将会出现较大的差异。基于ANSYS分析软件,模拟运行环境下叶片上各叶素位置所承受的气动压力,分析叶片在正常运行、切出风速和极端风速的情况下载荷的压力分布,求解叶片材料的载荷应力极限,优化叶片结构及制造材料,降低叶片的生产成本,提高风力机叶片运行的可靠性。

根据bladed风力机载荷计算软件得到2MW风力机叶片扭转载荷,设计了一种适用于统一变桨的变桨电液作动器系统,运用AMESim软件搭建机械系统、液压系统、电机控制及电子系统,通过将叶片随风速变化的实际载荷加载到机械系统中,仿真正常关桨(-2°~90°)和开桨(90°~-2°)、正常运行发电及紧急关桨工况,结果表明电液作动器系统在正常关桨和开桨、正常运行发电工况下可以平稳无超调的达到系统给定位置,在紧急关桨工况下可以在7 s内快速关桨,保证风力机运行安全

该文在前期液压变桨执行机构系统设计的研究基础上,利用Matlab/Simulink中SimHydraulics建立了完整的风力机液压变桨执行机构物理仿真模型,同时给出了传递函数数学建模结果,并对两种建模方法得到的液压变桨执行机构模型的稳定性作了比较分析,最后通过SimHydraulics所建液压变桨执行机构模型与风力机整机模型联合仿真,完成了风力机的变桨功率控制仿真实验.仿真结果表明,相比传递函数、状态方程、功率键合图等数学建模方法,SimHydraulics物理建模方法所建模型精确性更高,基于该模型的风力机功率控制、稳定性、可靠性等相关分析研究的准确性和可靠性也较高.

本文阐述了应用于风力发电系统的制动控制、定桨距控制,变桨距控制等单元的液压控制系统.并在变桨距液压控制系统中,提出以高速开关阀并联于电液比例方向阀实现在线故障诊断的液压冗余控制方案.

针对雷诺数对大型风力机常用的DU系列翼型气动性能的影响以DU25、DU30、DU40三种厚度翼型为研究对象采用Gambit6.3对模型进行流场网格划分利用商用CFD软件Fluent14.0对其进行气动性能计算并对其升力特性、阻力特性、升阻比及力矩系数等气动性能参数在（0～30）＆#176;攻角范围内进行了分析比较.结果表明在一定攻角范围内雷诺数越大翼型的升力系数越大阻力系数越小升阻比越大并且翼型的相对厚度越小其气动性能受雷诺数影响越大.研究结果为今后的风力机叶片设计及优化提供了一定的参考依据对片优化具有一定的指导意义.

利用CFD软件对DU00-W-212翼型进行数值计算验证了SST k-ω湍流模型在CFD数值计算中的合理性。通过Profili中的修型功能分别增大翼型尾缘的上下翼面厚度。分析了在雷诺数Re=3×106情况下尾缘厚度对气动特性的影响趋势及机理。