一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110005582A(43)申请公布日2019.07.12(21)申请号201910405314.2(22)申请日2019.05.16(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人彭志科温斌荣田新亮刘浩学赵永生董兴建(74)专利代理机构上海旭诚知识产权代理有限公司31220代理人郑立(51)Int.Cl.F03D17/00(2016.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统及方法(57)摘要本发明公开了一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究的系统及方法，包括造风系统、模型风机系统、六自由度运动平台、风轮尾迹探测系统、高性能控制系统和高集成信号采集系统；所述造风系统用于产生各种复杂的定常或非定常入流风场；所述模型风机系统用于实现在不同入流风场下对风机运行状况的控制；所述六自由度运动平台用于模拟海上浮式风机在海洋环境作用下的静态浮体姿态和动态浮体姿态；所述风轮尾迹探测系统用于监测风轮尾迹在不同空间位置处的风速和风向。通过本发明的实施，能够有效模拟海洋环境下风机的各种工况，获得丰富的浮式风机在各种非定常因素作用下的风机气动响应特征及载荷信息，提升海上浮式风机空气动力学的研究。CN110005582ACN110005582A权利要求书1/2页1.一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统，其特征在于，包括造风系统、六自由度运动平台、模型风机系统、风轮尾迹探测系统、控制系统和集成信号采集系统；所述模型风机系统固定安装于所述六自由度运动平台上，所述模型风机系统设置于所述造风系统的下游；所述模型风机系统的工作面与所述造风系统的出风方向相对设置；所述风轮尾迹探测系统设置于所述模型风机系统的下游并处在所述模型风机系统的风轮尾迹的区域内；所述造风系统被配置为产生定常或非定常入流风场；所述六自由度运动平台被配置为模拟海上浮式风机在海洋环境作用下的静态浮体姿态和动态浮体姿态。2.如权利要求1所述的一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统，其特征在于，所述造风系统包括轴流风机、圆转方整流器、蜂窝状整流罩，所述轴流风机的数量大于等于1，所述圆转方整流器的数量与所述轴流风机的数量相等，所述圆转方整流器的圆形入口固定设置在所述轴流风机的出风口，所述蜂窝状整流罩设置在所述圆转方整流器的方形出口处。3.如权利要求2所述的一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统，其特征在于，所述轴流风机的数量为16，16个所述轴流风机以4×4布局排列，所述蜂窝状整流罩包括第一整流罩、第二整流罩，所述第一整流罩的右侧设置在各个所述圆转方整流器的方形出口处，所述第二整流罩设置在所述第一整流罩左侧。4.如权利要求3所述的一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统，其特征在于，所述六自由度运动平台包括电缸、上工作平台和下工作平台；所述下工作平台固定设置，所述电缸的第一端与所述上工作平台球铰连接，所述电缸的第二端与所述下工作平台球铰连接；所述电缸的数量为6个，6个所述电缸均布设置在所述上工作平台和所述下工作平台之间。5.如权利要求4所述的一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统，其特征在于，所述电缸包括丝杆和驱动电机，所述丝杆为滚珠丝杆或滚柱丝杠，所述驱动电机为伺服电机，所述电缸的第二端为非伸长端。6.如权利要求5所述的一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统，其特征在于，所述模型风机系统包括风轮、机舱和塔筒；所述风轮包括轮毂、三个叶片、变桨距控制机构，所述风轮转动的盘面完全被所述造风系统产生的所述入流风场覆盖；所述叶片由碳纤维制成；所述变桨距控制机构被配置为调节所述叶片的桨距角；所述机舱包括直流电机、机舱结构件、主轴，所述机舱结构件为铝合金材质，所述直流电机固定设置在所述机舱内，所述直流电机的输出轴与所述主轴一端固定连接，所述风轮的所述轮毂与所述主轴的另一端固定连接，所述塔筒为底部大、顶部小的锥状刚性构件，所述塔筒的材质为碳纤维，所述机舱安装在所述塔筒的顶部，所述塔筒的底部固定安装在所述上工作平台上。7.如权利要求6所述的一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统，其特征在于，所述风轮尾迹探测系统包括多通道热线风速仪、风速仪夹具，所述多通道热线风速仪固定安装于所述风速仪夹具上，所述风速仪夹具包括夹具旋转机构、夹具移动机构。8.如权利要求7所述的一种海上浮式风机非定常气动特性试验研究系统，其特征在于，所述控制系统与所述造风系统、所述六自由度运动平台、所述模型风机系统的各个驱动装2CN110005582A权利要求书2/2页置电气连接，所述控制系统与所述集成信号采集系统电气连接，各个所述轴流风机可以独立运转。9.如权利