風(fēng)力機(jī)設(shè)計理論與結(jié)構(gòu)動力學(xué)

第1章 風(fēng)資源與風(fēng)湍流

1.1 風(fēng)的形成

1.2 平均風(fēng)速特性

1.3 脈動風(fēng)速的特性

1.4 湍流模型及湍流理論

參考文獻(xiàn)

第2章 風(fēng)力機(jī)翼型族設(shè)計與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

2.1 翼型空氣動力學(xué)的基礎(chǔ)知識

2.2 風(fēng)力機(jī)翼型的特點(diǎn)與國外風(fēng)力機(jī)翼型

2.3 風(fēng)力機(jī)翼型氣動特性計算與設(shè)計方法

2.4 NPU-wA風(fēng)力機(jī)翼型族設(shè)計

2.5 NPU-WA風(fēng)力機(jī)翼型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

2.6 NPU-wA風(fēng)力機(jī)翼型族的氣動特性

2.7 總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第3章 風(fēng)力機(jī)葉輪氣動設(shè)計

3.1 基于經(jīng)典動量一葉素理論的葉輪氣動設(shè)計

3.2 風(fēng)力機(jī)設(shè)計參數(shù)的選擇及實(shí)際設(shè)計中要考慮的因素

3.3 風(fēng)力機(jī)定常流動載荷分析

3.4 風(fēng)輪氣動設(shè)計實(shí)例

參考文獻(xiàn)

第4章 風(fēng)力機(jī)氣動載荷計算

4.1 風(fēng)力機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)

4.2 動態(tài)失速對風(fēng)力機(jī)氣動載荷的影響

4.3 偏航狀態(tài)下的動量-葉素理論

4.4 基于動態(tài)入流的動量-葉素理論

4.5 載荷計算程序及分析結(jié)果

參考文獻(xiàn)

第5章 風(fēng)力機(jī)模態(tài)分析

5.1 葉片建模及模態(tài)分析

5.2 塔架建模及模態(tài)分析

5.3 風(fēng)力機(jī)整機(jī)模態(tài)分析

參考文獻(xiàn)

第6章 變槳變速風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)建模及仿真

6.1 葉輪

6.2 傳動鏈及發(fā)電機(jī)

6.3 塔架

6.4 控制系統(tǒng)

6.5 仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

6.6 風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)空間描述及模型線性化

參考文獻(xiàn)

第7章 風(fēng)力機(jī)控制策略及其穩(wěn)定性

7.1 變槳控制的增益調(diào)節(jié)

7.2 變速和變槳控制的聯(lián)動及過渡區(qū)的控制

7.3 控制策略對風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)的影響

參考文獻(xiàn)

第8章 風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行與維護(hù)

8.1 風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡

8.2 風(fēng)電機(jī)組傳動鏈不對中問題

8.3 風(fēng)電機(jī)組軸承的故障診斷

8.4 風(fēng)電場監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)

附錄

附表1 深溝球系列軸承的故障特征倍頻

附表2 角接觸球系列軸承的故障特征倍頻

附表3 圓柱滾子系列軸承的故障特征倍頻

《風(fēng)力機(jī)設(shè)計理論與結(jié)構(gòu)動力學(xué)》深入地介紹了風(fēng)湍流理論和湍流模型，系統(tǒng)地論述了翼型理論、設(shè)計和實(shí)驗(yàn)方法?！讹L(fēng)力機(jī)設(shè)計理論與結(jié)構(gòu)動力學(xué)》引入動態(tài)人流理論，分析了非穩(wěn)態(tài)流動條件下風(fēng)力機(jī)的載荷；建立了風(fēng)力機(jī)整機(jī)動力學(xué)模型，介紹了模態(tài)分析方法和系統(tǒng)仿真方法，并結(jié)合風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)，分析了控制策略的穩(wěn)定性；介紹了風(fēng)電場SCADA系統(tǒng)，闡述了葉輪動平衡理論以及風(fēng)力機(jī)不對中產(chǎn)生的機(jī)理．并給出了實(shí)例。

《風(fēng)力機(jī)設(shè)計理論與結(jié)構(gòu)動力學(xué)》包含了筆者在風(fēng)電領(lǐng)域研究和研發(fā)多年的成果和經(jīng)驗(yàn)。特別是風(fēng)力機(jī)的翼型設(shè)計、氣動和結(jié)構(gòu)設(shè)計、載荷計算、穩(wěn)定性分析、風(fēng)電場監(jiān)測、現(xiàn)場動平衡等方面的內(nèi)容，可直接作為風(fēng)電工程師的設(shè)計指南。另外，《風(fēng)力機(jī)設(shè)計理論與結(jié)構(gòu)動力學(xué)》中包含大量的圖、表和數(shù)據(jù)，與正文文字相得益彰，有助于讀者理解掌握。

《風(fēng)力機(jī)設(shè)計理論與結(jié)構(gòu)動力學(xué)》可用作風(fēng)電機(jī)組設(shè)計師的指導(dǎo)書、風(fēng)電專業(yè)的教科書，也宜作為參考書，供風(fēng)電技術(shù)人員使用。

本書旨在介紹一些關(guān)于風(fēng)力機(jī)設(shè)計的基本原理。在不同的章分別討論了風(fēng)力機(jī)性能的分析方法、風(fēng)力機(jī)的改善途徑、故障診斷以及如何調(diào)整風(fēng)力機(jī)在使用中出現(xiàn)的不利因素。本書的內(nèi)容被分為5個部分：第1部分主要介紹風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計，第2部分對發(fā)電機(jī)和齒輪系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，第3部分關(guān)注于風(fēng)力機(jī)塔架及其基礎(chǔ)的問題，第4部分講述其控制系統(tǒng)，后一部分討論了一些風(fēng)力機(jī)在環(huán)境方面的問題。

第1章 緒論

1.1 風(fēng)力機(jī)的發(fā)展史

1.1.1 人類早期對風(fēng)能的利用

1.1.2 風(fēng)力發(fā)電

1.2 風(fēng)與風(fēng)能

1.2.1 大氣科學(xué)的基礎(chǔ)知識

1.2.2 風(fēng)的形成

1.2.3 風(fēng)的特性

1.2.4 風(fēng)能

1.2.5 風(fēng)能區(qū)劃分

復(fù)習(xí)思考題

第2章 風(fēng)力機(jī)的類型與結(jié)構(gòu)

2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型

2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

2.3 翼型簡介

復(fù)習(xí)思考題

第3章 風(fēng)力機(jī)的基本設(shè)計理論

3.1 貝茲理論

3.2 經(jīng)典設(shè)計理論

3.2.1 渦流理論

3.2.2 葉素理論

3.2.3 動量理論

3.2.4 動量葉素理論

3.2.5 葉片梢邪損失和根部損失修正

3.2.6 塔影效果

3.2.7 偏斜流修上

3.2.8 風(fēng)剪切

3.3 風(fēng)力機(jī)葉片的字動力特性

3.3.1 翼型的幾何定義

3.3.2 作用于運(yùn)動葉片上的空氣動力

3.3.3 升力系數(shù)和阻力系數(shù)的變化

復(fù)習(xí)思考題

第4章 風(fēng)力機(jī)的載荷分析

4.1 概述

4.2 葉片的結(jié)構(gòu)

4.2.1 水平軸風(fēng)力機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

4.2.2 垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

4.3 風(fēng)輪的氣動載荷分析與計算

4.3.1 翼型的來流速度

4.3.2 空氣動力載荷

4.3.3 離心力載荷

4.3.4 重力載荷

4.4 作用在整個風(fēng)力機(jī)上的力

4.4.1 軸向推力

4.4.2 俯仰力矩

4.5 載荷情況

復(fù)習(xí)思考題

第5章 風(fēng)力機(jī)的設(shè)計

5.1 風(fēng)力機(jī)沒計方案

5.1.1 風(fēng)場

5.1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級

5.1.3 機(jī)組設(shè)計參數(shù)

5.1.4 離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本配置

5.1.5 并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本配置

5.2 風(fēng)力機(jī)葉片的基本設(shè)計方法

5.2.1 葉片設(shè)計參數(shù)

5.2.2 葉片的基本設(shè)計方法

5.2.3 葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

5.2.4 葉片材料

5.2.5 葉片的加工工藝

5.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計舉例

5.3.1 綜合優(yōu)化目標(biāo)

5.3.2 約束條件

‘5.3.3 算法的實(shí)現(xiàn)

5.3.4 葉片優(yōu)化設(shè)計實(shí)例

5.3.5 外形坐標(biāo)設(shè)計

5.4 風(fēng)力機(jī)其他組件的設(shè)計方法

5.4.1 發(fā)電機(jī)

5.4.2 輪轂

5.4.3 逆變器

5.4.4 蓄電池

5.4.5 塔架

5.4.6 傳動裝置

5.4.7 機(jī)艙

5.4.8 剎車和鎖定裝置

5.4.9 液壓系統(tǒng)

5.4.10 偏航機(jī)械系統(tǒng)

5.4.11 控制系統(tǒng)

復(fù)習(xí)思考題

第6章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率特性

6.1 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速

6.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率特性的測定

6.2.1 試驗(yàn)場地

6.2.2 測試儀器

6.2.3 比恩法

6.2.4 數(shù)據(jù)采集

6.2.5 數(shù)據(jù)篩選

6.2.6 數(shù)據(jù)回歸

6.2.7 功率測定

6.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)氣動性能參數(shù)

6.4 年發(fā)電量計算

6.5 輸出功率的控制

6.5.1 定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率控制

6.5.2 變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率控制

6.5.3 變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率控制

復(fù)習(xí)思考題

第7章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的參數(shù)選擇與匹配

7.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的參數(shù)與選擇

7.1.1 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)

7.1.2 中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)

7.1.3 大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)

7.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選型與性能匹配

7.2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的原則

7.2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的影響因素

復(fù)習(xí)思考題

第8章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的常見故障與檢修

8.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的常見故障

8.1.1 齒輪箱的常見故障及預(yù)防措施

8.1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)的常見故障

8.1.3 偏航系統(tǒng)的常見故障

8.1.4 控制與安全系統(tǒng)的常見故障

8.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的檢測與維護(hù)

8.2.1 風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行檢修員的資質(zhì)

8.2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)檢修管理的基礎(chǔ)工作

8.2.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)檢修安全措施

8.2.4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)檢修項目

8.2.5 維護(hù)檢修計劃

8.2.6 機(jī)組常規(guī)巡檢和故障處理

8.2.7 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的年度例行維護(hù)

復(fù)習(xí)思考題

參考文獻(xiàn)2100433B

《風(fēng)力機(jī)設(shè)計、制造與運(yùn)行》是《風(fēng)力發(fā)電技術(shù)叢書》的一個分冊?！讹L(fēng)力機(jī)設(shè)計、制造與運(yùn)行》介紹了風(fēng)和風(fēng)能的基本知識及各種風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，詳細(xì)介紹了風(fēng)輪機(jī)設(shè)計、設(shè)計優(yōu)化、風(fēng)輪機(jī)動態(tài)分析和風(fēng)輪機(jī)安全性設(shè)計及風(fēng)輪機(jī)的數(shù)值模型和數(shù)值計算技術(shù)，風(fēng)輪葉片和各主要部件輪轂、齒輪箱、變槳距、增速箱、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、塔架和基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造技術(shù)，以及風(fēng)力機(jī)的安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)、故障分析和故障診斷技術(shù)。還簡要介紹了幾種新型的風(fēng)力機(jī)，供有興趣的讀者參考?！　讹L(fēng)力機(jī)設(shè)計、制造與運(yùn)行》是一本有關(guān)風(fēng)能發(fā)電的技術(shù)參考書，適合從事風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)品設(shè)計、制造和風(fēng)電場風(fēng)力機(jī)運(yùn)行的工程師、工程技術(shù)管理人員和設(shè)計院風(fēng)電場工程設(shè)計參考使用，也適合高等院校熱物理和動力專業(yè)師生作為教學(xué)參考書，對想了解風(fēng)能發(fā)電的讀者也是一本極好的科技讀物。