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随着海上风电的迅猛发展,风力机大型化已经成为风电发展的必然趋势。
海上风电现已有单机容量达到8MW,风轮直径达160m的巨型风电机组,未来风力发电机组的功率和直径将会越来越大。
风力机尺寸的大型化,使叶片柔性增强,再加上风湍流和风切变,导致叶片局部不均匀性载荷增强;而传统的变桨控制调动整个叶片同步变桨的方式已经无法应对海上复杂多变的环境。
因此,研究-种能有效降低大型风力机叶片载荷的控制技术,对延长风力机寿命和降低维护成本都有重要意义。
针对叶片变形所产生的非定常气动载荷控制技术,在航天航空领域已有应用,称为智能叶片技术,即通过调整翼型的几何形状,改变叶片的几何形状和物理属性,达到优化翼型气动特性、降低叶片气动载荷的目的。
智能叶片于20世纪80年代开始应用于水平轴风力机上,迄今为止,已经在风力发电领域中有广泛的应用。
智能叶片主要由以下几个基本部分组成:控制器,传感器,制动器以及气动装置,目前后缘襟翼是智能叶片概念中最具潜力的气动装置之一。
1 后缘襟翼研究现状智能叶片源于智能变形机翼。
美国宇航局(NASA)于20世纪70年代率先进行了智能变形机翼研究,先后展开了自适应机翼( Mission Adaptive Wing,MAW)、主动柔性机翼(Active Flexible Wing, AFW)、主动气动弹性机翼(ActiveAeroelastic Wing, AAW )和智能机翼(Smart Wing, SW)等一系列研究计划[1]。
风力机上后缘襟翼的概念也正是由NASA Lewis 研究中心从飞机智能变形机翼的概念借鉴而来,并于1979年,后缘襟翼控制第一次作为风力机叶片变桨控制工具用于DOENASA的水平轴风力机上[2]。
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