风能与风力发电技术题库.pdf
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1、风能与风力发电技术.题库风能与风力发电技术 题库LJ第 5 章风轮机和风电场数值计算风轮机和风电场数值计算学习要点1、了解风力机及风场流场的控制方程组及解法;2、了解数值软件的计算功能;3、理解数值设计风力机、风场开发设计软件包的作用;4、了解数值设计软件包的功能。一、填空题:1、风力机、风场设计软件包,应包括:设计子包,气动载荷 _分析子包,_风力机结构动力_分析子包和_风力机场址选择分析子包。2、风力机、风场设计软件包可完成风力机_气动设计_、_性能计算_、_。3、控制方程可通过对两种“控制体”应用基本物理规律导出,一种控制体被固定在流动空间中_不动_,运动流体不断通过此固定空间;另一种控
2、制体随流体一起,4、给定_边界条件和初始条件(初值)就确定了控制方程有特解。5、风轮机气动设计软件(WTD1.0)提出了一套风轮机叶轮气动设计的数值方法,并建立了一套有_工程应用_价值、考虑流动三维效应的风轮机气动数值模型。6、利用风力机模型风洞试验,可为风力机的风轮片外形设计及其参数选择,实际性能预测,风轮的载荷计算和强度设计等提供科学依据。二、判断题1、使用 WTD1.0 软件,对风轮机进行了功率计算,从启动风速到额定风速,WTD 软件的计算结果与测试功率非常吻合。()2、当风速很低(36 m/s)时,弦长对功率的影响不明显。()3、使用 WRD 软件计算的额定功率与测试结果相差则不大。(
3、)4、风轮机叶片间的气动干扰,随风速提高而增强。()5、使用 WRD 软件计算的额定功率与测试结果相差则较大。()6、风轮机叶片间的气动干扰,随风速提高而下降。()7、使用 WTD1.0 软件,对风轮机进行了功率计算,从启动风速到额定风速,WTD 软件的计算结果与测试功率相差则较大。()8、WTD 软件的数值计算结果与叶轮的气动特征定性不一致。()第 1 页共 14 页9、风速从接近失速风速到高于失速风速时,弦长对功率的影响就变得很明显。()10、WTD 软件的数值计算结果与叶轮的气动特征定性一致。()11、WTD 软件设计了分析计算风力机叶轮的起动力矩的功能。()12、WRD 软件没有分析计
4、算风力机叶轮的起动力矩的功能。()三、选择题1、风力机、风场设计软件包,应包括(C)个子包。A、2B、3C、4D、52、风力机设计软件包可完成(D)风力机气动设计、性能计算、动力学分析、风电场选址和经济性分析。A、风力机气动设计B、风力机性能计算和动力学分析C、风电场选址和经济性分析D、以上都是。3、一般风场在大部分时间C)范围B、314 m/sC、410 m/sD、514 m/s4、WTD1.0 软件的数值计算结果(A)风轮机叶片数目的选取。A、能够优化B、可简化C、不能优化D、不一定能优化四、简答题1、风轮机设计软件的作用有哪些?答:提出了一套风轮机叶轮气动设计的数值方法,并建立了一套有工
5、程应用价值、考虑流动三维效应的风轮机气动数值模型。2、为什么风速较低 时,弦长对功率的影响不明显呢?答:当风速很低(36 m/s)时,弦长对功率的影响不明显。两倍弦长(叶片的弦 长加宽为是原叶片弦长的两倍)叶轮的功率,反而略小于原弦长叶轮的功率,这 是因为当风速较低时,两倍弦长叶片间的气动干扰较大。风速从接近失速风速到 高于失速风速时,弦长对功率的影响就变得很明显。两倍弦长叶轮功率近似于原 弦长叶轮功率的两倍;而原弦长叶轮功率又近似于半倍弦长叶轮功率的两倍。这 表明风轮机叶片间的气动干扰,随风速提高而下降。五、计算题1、下图给出安装角从-2.510的叶轮轴功率变化图。试分析安装角与风轮功率之间
6、有何关系?为什么?安装角为 7.5和 10的叶轮是不是理想的风轮呢?第 2 页共 14 页解:图中可知:安装角愈大最大功率愈高,7.5和 10的叶轮最大功率要比 0和 2.5时要高。但在中低风速(410 m/s)区,大安装角风轮的功率比小 安装角风轮的功率略低。这是因为大安装角叶片风轮在低风速时就发生了气动分 离,而小安装角风轮在高风速时才发生气动分离。显然,安装角为 7.5和 10 的叶轮并不是理想的风轮,因一般风场在大部分时间范围内。2、用 WTD 软件分别计算了 3、6、12 片风轮机的功率,计算结果如下图所示。试比较 12片和 3 片风轮机的轴功率计算结果可以发现:(1)、当风速低于多
7、少 m/s 时,12 片风轮机的轴功率低于3 片风轮的轴功率?(2)、只有当风速高于多少m/s 时,12 片风轮的轴功率才会大大地高于3 片风轮?解:比较 12 片和 3 片风轮机的轴功率计算结果可以发现:(1)当风速低于 11 m/s 时,12 片风轮机的轴功率低于3 片风轮的轴功率;(2)只有当风速较高(如高于 14 m/s)时,12 片风轮的轴功率才会大大地高于3 片风轮。第 6 章 典型风轮机设计数据风典型风轮机设计数据学习要点1、了解德国 Repower 公司和 Nordex 公司的典型风力机设计数据;2、掌握风力机特性核算方法;第 3 页共 14 页3、熟练掌握风电设备的优化设计的
8、方法;4、了解国B、5000kWC、750kWD、1500kW2、新疆金风科技 S62-1200 风力机设计风速为(A)m/s。A、12B、14C、15D、15.43、德国 NORDEX 公司的 S70/S77 风力机用行星齿轮增速,(A)电机。A、双回路异步B、单回路异步 C、双回路同步D、单回路同步4、用行星齿轮增速,双回路异步电机的风力机是(D)。A、德国 NORDEX 公司的 S70/S77 风力机B、德国 Repwor 公司的 5M 风力机C、德国 NORDEX 公司 N80/2500kW、N90/2300kW 风力机D、以上都是四、简答题第 4 页共 14 页1、S70/1500k
9、W、S77/1500kW 风力机的风能利用系数都偏低,风能没有被高效利用的原因是什么?答:风能没有被高效利用原因是:高速特性数 设计偏小,设计转速偏低,设计点较大偏离最佳高速特性数。2、试简述新疆金风科技S62-1200 风力机典型设计数据?答:1200kW 风力机典型设计数据为:转子直径 62m;设计转速15.5 r/min;设计功率 1200kW。设计转速12 m/s3、风力发电机的转速与传动比之间有何关系?答:关系是:风力发电机电机转速=转速范围传动比 i。4、风力发电场选址应综合考虑那些因素?五、计算题1、已知 5M 风力机额定功率 5000kW,设计额定风速 13m/s,转子直径 1
10、26m,设计 转速9.5rpm,三片叶片,叶片长 61.5m,重 17.7 吨。用行星齿轮增速,双回 路异步电机,6 级。(1)试对 5M 典型 M 风力机特性进行核算;(2)说明 5M 风轮的能量利用系数的高或低的原因,并对其优化设计。解:(1)1)核算能量利用系数Cp:风轮机功率与叶片长、风速、能量利用系数有下列关系:2)核算叶顶周速/风速比 =4.82第 5 页共 14 页(2)1)可见:5M 风轮机的能量利用系数Cp 偏低,风能没有被高效利用。原因是高速特性数设计偏小,设计转速偏低,设计点较大偏离最佳高速特性数P。2)优化设计:P=7。5 设计改进风轮转速:2、已知:新疆金风科技S62
11、-1200 风力机典型设计数据为 r=31m,P=1200KW=1200000W,n=15.5rp/mim;1200kW 风力机高速特性数如下图所示,试对1200 风力机进行优化设计。解:1)核算能量利用系数 Cp 和设计风速 Vw:风轮机功率与转子半径、风速、能量利用系数有下列关系:能量利用系数和风速2)核算叶顶周速/风速比:可见:核算的 1200kW 风力机的风能利用系数Cp=0.38,设计风速 Vw=12m/s风能利用系数稍低,风能利用较好。如果高速特性数 设计再高点,设计转速再 高点(见图18.5r/min),设计功率可达 1360kW。第 6 页共 14 页第 7 章风力机发电系统风
12、力机发电系统学习要点1、了解恒速/恒频发电机系统;2、了解变速/恒频发电机系统;3、理解风力机对发电机及发电系统的一般要求;4、了解小型离网型风力机的直流发电系统。一、填空题:1、风力发电包含了由_到机械能,和由机械能到_2、恒速/恒频发电机系统是较简单的一种,采用的发电机有两种:_同步_发电机和_鼠笼型感应_发电机。3、变速/恒频发电机系统,可以在很宽的风速范围内,保持近乎恒定的最佳叶尖速比,从而提高了风力机的运行效率。4、同步发电机的主要优点是,可以向电网或负载提供_无功功率_。5、并网运行的风力发电机组,要求发电机的_输出频率_必须与_电网频率_一致。6、保持发电机输出频率恒定的方法有两
13、种:_恒转速/恒频系统_,采取失速调节或者混合调节的风力发电机,以恒转速运行时,主要采用_异步感应发电机 用将发电机发出的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。7、感应发电机也称为_异步_发电机,有鼠笼型和绕线型两种。在恒速/恒频系统中,一般采用_鼠笼型异步_电机。8、感应发电机可以有_并网运行_和_单独运行_两种运行方式。9、直流发电系统大都用于_10_千瓦以下的微、小型风力发电装置,与_蓄电池储能器_配合使用。10、直流发电系统所用的发电机主要是_交流永磁发电机_和_无刷自励发电机_,经_整流器_整流后输出直流电。二、判断题1、变速/恒频发电机系统与恒速/恒频系统相比,可提高了风力机的运行效
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