[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

说明书

本发明公开了一种适用于风洞实验的风力机塔架表面压力测量方法，该方法包括以下步骤：在风洞中安装风力机及支撑架，在支撑架周围安装套筒；在套筒不同截面布置测压孔，并连接至压力扫描阀；安装霍尔传感器、整流桥及直流负载；启动风洞；采集当前风速及不同转速及静止状态下下风力机塔架的表面压力；改变风洞风速，待风洞风速稳定后，重复测量，直至所需测量的工况均完成测量。本发明设计成本较低且安装方便，对旋转、静止状态下风力机塔架气动载荷的准确预测具有重要的工程意义。

技术领域

本发明涉及风洞实验及风力机性能测试领域，特别涉及一种适用于风洞实验的风力机塔架表面压力测量方法。

背景技术

风力发电是目前应用规模最大的新能源发电方式，随着世界各国对能源安全、生态环境等问题日益重视，加快发展风电已成为国际社会推动能源转型发展的普遍共识。

水平轴风力发电机组是最有效的风能转换装置之一，主要由中空钢制的塔架和材质轻柔叶片组成，风力机运行时，叶片的旋转和绕流影响着塔架周围流场，从而导致塔架周围局部范围内风速的急剧变化及流场特性的改变，叶片的不同位置会引起塔架及叶片本身风压分布的显著差异。其中处于流场上游的叶片对下游塔架会产生干扰，从而改变塔架周围的绕流特性，且处于下游的塔架会产生明显的激振效应，从而影响塔架的局部及整体气动力分布。为此研究风力机塔架和叶片之间动、静干涉效引起的气动载荷变化，对准确预测风工程问题具有重要的工程意义。近年来，针对风力机塔架和叶片之间气动性能的干扰作用研究大都以数值模拟为主，甚少有在风洞实验研究对停机状态及旋转状态下不同位置的叶片对风力机体系气动性能的影响进行定性和定量研究。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用于风洞实验的风力机塔架表面压力测量方法，可以精确采集各种风速及风力机转速下的风力机塔架表面瞬时压力情况，解决风洞实验中风力机塔架表面压力测量的技术问题。

本发明的目的是这样实现的：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；