[实用新型]用于浮式风机模型试验的造风整流系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及浮式风机模型试验技术领域，特别涉及一种用于浮式风机模型试验的造风整流系统。

背景技术

风能是一种可以大规模开发利用的绿色能源，相比于陆上风能，海上风资源更加丰富，具有风速大、风切变小、湍流度小等优点，并且不占用陆地面积，可避免噪声、电磁波和视觉对居民的影响，对环境更友好。而海上风电场包括浅海风电场和50m以上水深的深海风电场。其中，浅海风电场一般采用固定式基础来固定风电机组，而固定式基础可包括重力式基础、吸力筒基础、桩承式基础等。对于深海风电场，一般采用更加经济的漂浮式基础来固定风电机组，该漂浮式基础可包括Spar(单柱式平台)、Semi(半潜式平台)、TLP(张力腿式平台)或者组合型式。

风力发电机组的研究一般通过理论分析、数值模拟、原型测试和物理模型试验等手段来开展。浮式风电机组处于多种恶劣的海洋环境荷载中，受力机理和运动性能复杂，开展深海浮式风电场建设的基础理论、数值模拟和试验技术的研究，为我国在更广阔的海域建设更大型风电场，实现节能减排的目标，具有重要的理论价值和长远的战略意义。为了获得巨大的深海风能资源，浮式风电技术得到了长足的进步，在这一发展过程中，模型试验是提高这一技术必不可少且经济有效的方式。与原型测试相比，水池模型试验具有周期短、成本低和风险小的特点，并且能够提供相对真实准确的模型验证数据。浮式风电机组的比例模型测试要求精确模拟风浪流海洋环境、结构柔性和风机气动性能，因此要求具有较高的综合试验技术。对于浮式风电机组的模型试验，在室内造出高质量的风场是试验结果准确可靠的关键点之一，因此需要设计一套专用的造风整流系统，使生成的风场具有均匀稳定、湍流度低的特点，输出风场的面积必须涵盖浮式风电机组运动范围内整个风轮可能行经的区域。

实用新型内容

基于此，针对上述的问题，本实用新型提出一种用于浮式风机模型试验的造风整流系统，能够使生成的风场均匀稳定、湍流度低，而且输出风场的面积可涵盖浮式风电机组运动范围内整个风轮可能行经的区域。

其技术方案如下：

一种用于浮式风机模型试验的造风整流系统，包括矩形筒状外框，依次设置于所述外框内的造风装置和整流装置；所述造风装置包括多个在同一平面上布置为多排的轴流式造风机，且所述造风机均设置于所述外框的端部；所述整流装置包括依次设置于所述外框内并位于所述造风机外侧的蜂窝板整流罩和格栅窗整流罩；还包括沿着所述外框端部向外延伸的出风口延长段，所述出风口延长段位于所述格栅窗整流罩外侧出风口处。

通过在筒状外框中设置包括造风机的造风装置，可产生试验所需风场。再通过设置包括蜂窝板整流罩和格栅窗整流罩的整流装置，造风机制造的风场通过整流装置整流作用，可以使输出的风场质量明显提高，风速分布更加均匀、稳定性更好、湍流度更低，而且输出的风场的面积可涵盖浮式风电机组运动范围内整个风轮可能行经的区域。另外，通过在外框端部出口处设置出风口延长段，使风场经过一定距离的过渡后再吹向浮式风电机组试验模型，可减少风场损失并保持风场的均匀度。

下面对其进一步技术方案进行说明：

进一步地，所述出风口延长段向外延伸并逐渐收缩形成收缩喷口，所述收缩喷口的截面形状由矩形逐渐过渡为椭圆形或者圆形。通过设置收缩喷口，可进一步增大风速，而且将收缩喷口的截面形状设置为由矩形逐渐过渡为椭圆形或者圆形的形式，可使收缩喷口中的风场在增大的同时过渡稳定，减小风场的湍流度。

进一步地，所述外框采用木板或钢板制成，而所述收缩喷口采用薄铁板或铝板制成。矩形筒状的外框形成风道，还用于支撑设置在风道中的造风机、蜂窝板整流罩和格栅窗整流罩，木材会更轻但强度稍差，而钢板较重但强度较高，可结合实验室的安装承受能力来选择外框的材质。而收缩喷口处的风场较强，需要采用铁板或铝板这些强度较高但重量稍轻的材料。

进一步地，所述造风装置还包括与所述造风机连接的控制装置。造风机与控制装置进行连接，可通过改变造风机的操作频率来改变输出风场的风速。

进一步地，所述造风机设置为轴流式风机，多排所述造风机呈矩阵式布置或两两相互交错布置，且所有所述造风机安装为一体。轴流式风机的造风范围大、风速稳定，可根据输出风场的面积要求和单个轴流式风机的尺寸来确定轴流式风机的个数和排列方式。将造风机矩形阵列式布置时，方便安装外框的矩形构造设置造风机。而将造风机相互交错布置时，可使布置的造风机之间间隙更小，能布置的造风机数量更多。另外，造风装置位于外框的最后方，通过将所有造风机安装为一体，可消除相邻造风机形成的风场之间的间隙，使产生的风场均匀。