[發(fā)明專利]一種提高風力機氣動性能的鋼-混塔架系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107143467B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯世堂;徐璐;王浩;朱鵬;杜凌云;余瑋;余文林;王曉海
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F03D13/20
• 分類號: F03D13/20;G06F17/50
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種提高風力機氣動性能的鋼-混塔架系統(tǒng)，塔架由桁架和混凝土塔筒組合而成，其特征在于：所述塔架上部是由桁架構(gòu)成的四棱柱體結(jié)構(gòu)，下部為圓臺式混凝土結(jié)構(gòu)；所述桁架的四棱柱體結(jié)構(gòu)與下部圓臺式混凝土結(jié)構(gòu)交接處采用焊接形式與其混凝土內(nèi)部鋼筋進行連接，所述桁架上部與機艙交接處通過焊接在機艙底部的吸盤連接固定；所述桁架的四棱柱體結(jié)構(gòu)的垂直長度比葉片長5-10m；所述鋼-混塔架系統(tǒng)氣動性能采用計算流體動力學方法進行模擬，并與未優(yōu)化的塔架結(jié)構(gòu)的氣動力數(shù)據(jù)進行對比，最終確定風力機體系氣動性能的最優(yōu)系統(tǒng)方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高風力機氣動性能的鋼-混塔架系統(tǒng)，其特征在于：所述桁架由若干個無多余自由度的空間靜定結(jié)構(gòu)組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高風力機氣動性能的鋼-混塔架系統(tǒng)，其特征在于：所述桁架與下部混凝土塔筒連接時，先與塔筒內(nèi)部鋼筋焊接并采用固定連接件進行加固。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高風力機氣動性能的鋼-混塔架系統(tǒng)，其特征在于：所述桁架上部與焊接在機艙底部的吸盤固定時，先將桁架與吸盤焊接并采用固定連接件進行加固。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高風力機氣動性能的鋼-混塔架系統(tǒng)，其特征在于：所述吸盤為鋼材所制的圓形或橢圓形結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高風力機氣動性能的鋼-混塔架系統(tǒng)，其特征在于：所述固定連接件均采用螺栓連接，形成自錨固體系。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高風力機氣動性能的鋼-混塔架系統(tǒng)，其特征在于：所述采用計算流體動力學方法進行模擬為：

a)建立數(shù)學模型，包括建立控制方程和確定邊界條件及初始條件兩個方面；

b)確定離散化方程，采用數(shù)值方法求解控制方程是先將控制方程在空間區(qū)域上進行離散，然后對離散方程組進行求解，包括劃分計算網(wǎng)格、建立離散方程和離散邊界條件及初始條件；

c)對流場進行求解計算，包括給定求解控制參數(shù)、求解離散方程和判斷解的收斂性；

d)顯示計算結(jié)果，采用線值圖、矢量圖、等值線圖、流線圖或云圖顯示。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的提高風力機氣動性能的鋼-混塔架系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)顯著降低結(jié)構(gòu)自重，可運用于8MW級以上的大型風力機體系。