[发明专利]一种浮式风机运动性能的试验模型及试验方法

权利要求书

1.一种浮式风机运动性能的试验模型，其特征在于，包括：

水池；

浮式风电机组模型，所述浮式风电机组模型漂浮在所述水池内，所述浮式风电机组模型包括浮式平台模型、系泊系统模型与风力机模型，所述浮式平台模型通过系泊系统模型与所述水池相连接，所述风力机模型安装在所述浮式平台模型上方，所述风力机模型包括风轮叶片、用于驱动所述风轮叶片转动的电动机、安装所述风轮叶片的机舱、支撑所述机舱的塔架、设置在所述塔架上的第一六分力仪、设置在所述机舱上的第二六分力仪以及加速度仪，所述电动机、第一六分力仪、第二六分力仪以及加速度仪均电性连接至控制装置,所述第一六分力仪用于测量所述塔架顶部的剪力与弯矩，所述第二六分力仪用于测量风轮叶片的推力，所述加速度仪用于测量所述机舱在风场作用下所产生的加速度；

造风系统，所述造风系统用于输出风场，所述造风系统与所述风力机模型的风轮叶片相对设置，且所述造风系统的输出风场涵盖了所述风轮叶片所运行的区域，所述造风系统电性连接至所述控制装置；

造波系统以及造流系统，所述造波系统用于使得所述水池内产生波浪，所述造流系统用于使得所述水池内产生水流，所述造波系统以及所述造流系统均与所述风轮叶片相对设置、且位于所述风轮叶片的同一侧，所述造波系统以及所述造流系统位于所述水池的一端，所述造波系统及所述造流系统电性连接至所述控制装置；

所述控制装置还用于控制所述电动机正反转的输出扭矩来使得所述风轮叶片的转速与理论转速相同；所述控制装置用于调整所述造风系统的输出风速使得所述风轮叶片受到的推力与理论推力相同。

2.根据权利要求1所述的浮式风机运动性能的试验模型，其特征在于，还包括消波系统，所述消波系统位于所述水池的另一端，所述消波系统与所述造波系统相对设置。

3.根据权利要求2所述的浮式风机运动性能的试验模型，其特征在于，所述风轮叶片为碳纤维材料，所述风轮叶片内设有腔体，所述腔体内设有碳纤维杆以及树脂。

4.根据权利要求2所述的浮式风机运动性能的试验模型，其特征在于，所述塔架包括由铝合金材料制成的第一中空杆以及由铝制材料制成的第二中空杆，所述浮式平台模型由玻璃钢制成，所述浮式平台模型、第一中空杆以及第二中空杆依次固定连接，所述第二中空杆与所述机舱固定连接，且所述第二中空杆上安装有所述第一六分力仪。

5.根据权利要求2所述的浮式风机运动性能的试验模型，其特征在于，所述系泊系统模型为系泊缆索或张力腿结构。

6.根据权利要求5所述的浮式风机运动性能的试验模型，其特征在于，所述系泊缆索包括钢丝、弹簧以及若干铅坠，所述钢丝与弹簧相连，若干所述铅坠均匀布置在所述钢丝与所述弹簧组成的缆线上，所述缆线的一端与所述浮式平台上的导缆孔相连，所述缆线的另一端与所述水池底板相连。

7.一种采用了如权利要求1至6任一项所述的浮式风机运动性能的试验模型的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取风轮叶片所受到推力的推力信号以及获取风轮叶片转速的转速信号；

根据获取的所述推力信号与转速信号，判断所述风轮叶片的推力与转速是否同时与理论推力以及理论转速分别相同，若是，则进入后续模型试验，若否，则通过内设方法调整使得风轮叶片的推力与转速分别同时与理论推力以及理论转速分别相同后再进入后续模型试验。

8.根据权利要求7所述的浮式风机运动性能的试验模型的试验方法，其特征在于，所述内设方法包括如下步骤：

步骤a、通过所述电动机调整所述风轮叶片的转速，使得所述风轮叶片的转速与所述理论转速相同；

步骤b、判断所述风轮叶片受到的推力与所述理论推力是否相同，若是，则进入后续模型试验；若不是，则调整所述造风系统的输出风速，使得所述风轮叶片受到的推力与所述理论推力相同；

步骤c、判断所述风轮叶片的转速是否与所述理论转速相同，若是，则进入后续模型试验；若不是，则通过所述电动机调整所述风轮叶片的转速与所述理论转速一致，并进入步骤b。

9.根据权利要求7所述的浮式风机运动性能的试验模型的试验方法，其特征在于，当所述风轮叶片的转速与所述理论转速相同、并判断出所述风轮叶片受到的推力小于所述理论推力时，则对所述风轮叶片的边缘进行粗糙化处理或者加装激流丝。