[发明专利]适用于风洞实验的风力机塔架表面压力测量方法

权利要求书

1.一种适用于风洞实验的风力机塔架表面压力测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1在风洞中安装风力机及支撑架；

步骤2安装套筒，在套筒不同水平位置打孔，布置测压孔，利用毛细刚管及塑胶软管连接至压力扫描阀，并将套筒安装在支撑架上；

步骤3在风力发电机轮毂处安装霍尔传感器、风力发电机三相电、功率整流模块及直流负载依次串联电连接；

步骤4进行风洞安全性检查，具体包括风力机连接螺栓有无松动；检查支撑架底座与风洞的固定螺栓有无松动；套筒与支撑架连接螺栓有无松动；检查电动机、继电器、整流模块电气设备连接是否正确连接且能够正常运行；检查风洞管道中有异物存在；

步骤5设定直流负载阻值，设定风洞风速大于风力机启动风速，并启动风洞，进行叶片塔架动态干涉实验；

步骤6设定压力传感器的采样频率及采样时间，采集当前风速及不同转速下风力机塔架的各截面的瞬时压力；

步骤7调整直流负载阻值，改变风力机转速，待风力机转速稳定后，重复步骤6，直至所需测量的不同转速工况均完成测量；

步骤8调整风洞中来流风速，待来流风速稳定后，重复步骤6、步骤7，直至所需测量的不同风速工况均完成测量；

步骤9待工况测试完成后，调节直流负载阻值，待风力机停止后，风洞停机，依次关闭压力扫描阀，直流负载，风洞电机电源，完成当前工况下叶片塔架干涉实验；

步骤10调整风力机叶片停机角度并设定直流负载阻值，使得实验风洞风速小于风力机启动风速，并启动风洞；

步骤11重复步骤6及步骤9，再次调整风力机叶片停机角度，重复步骤6及步骤9，直至所有测试角度均已完成实验，从而完成进行叶片塔架静态干涉实验；

步骤12数据处理，计算各测点的压力系数，升阻力系数，分析各工况下塔架表面压力分布情况。

2.根据权利要求1所述的适用于风洞实验的风力机塔架表面压力测量方法，其特征在于，所述步骤12具体包括，风力机停机时，塔架一截面表面静态升阻力系数可由如下公式求得：

式中：(Cp)_j为j号测压孔的压力系数，j取值为1至18整数，压力系数(Cp)_j＝(p_j-p₀)/0.5×ρ×V²求得，V为风洞中来流风速，ρ为测量时空气密度，p_j为j号测压孔的压力数据，p₀为测压孔当前的静压压力数据，静压数据由塔架侧前方0.5m处毕托管测得，C_D为测量截面的阻力系数，C_L为测量截面的升力系数，θ为是测点位置的圆周角度，以前驻点即正对来流逆时针起算，(cosθ)_j为j号测压孔测点位置的圆周角度的余弦量，(sinθ)_j为j号测压孔测点位置的圆周角度的正弦量，(cosθ)_j+1为j+1号测压孔测点位置的圆周角度的余弦量，(sinθ)_j+1为j+1号测压孔测点位置的圆周角度的正弦量；

风力机匀速旋转时，塔架一截面表面瞬时压力分布可由如下公式求得：

式中：P表示为记录压力数据的数组，如P(k，1)表示记录的第1号测压管在风力机叶片呈k角度时的压力数据，k取值为1至360正整数，表示旋转平面中360度的空间方向，其中以霍尔传感器触发脉冲时角度定义为0度，j取值为1至19正整数，表示19个测压孔，P₀(j)为风力机转速为零且风速为零的工况下塔架j号的压力管的压力数据；int为向下取整函数，S为记录压力数据的长度，取值为50个周期数据，即取值为S＝f×3000/rpm，其中f为压力扫描阀的采样频率，rpm为风力机风轮旋转速度，单位为转/每分钟，为叶片表面上j号测压孔在k位置的瞬时压力数据50个周期数据的均值。