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创新大型风力机气动评估技术——中国气动中心肖京平教授成果简介
2020-08-26
能源安全是国家安全的重要组成部分。随着化石能源逐渐枯竭和减排压力的日益增大，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》将开发大型风电成套设备、沿海与陆地风电场及西部风能资源密集区建设技术和装备列为重点方向。大规模风能利用及装备自主研发成为保障国家能源安全、实施可持续发展战略的紧迫任务。然而，中国大型风力机基础理论研究、性能评估与风洞试验验证等方面基础薄弱，大型风电设备长期依赖引进技术和进口产品，且不适应中国的复杂风环境，这种现状对我国风电产业的快速健康发展、风能大规模开发利用十分不利。
自2006年起，针对中国自主发展大型风力机气动评估和设计技术面临的三大难题：①风洞试验与性能验证体系缺失，性能评估难。无法开展高雷诺数、大迎角、大尺度风轮以及结冰等工况条件下的气动验证评估。②基础研究薄弱，机理研究难。非定常流动机理、流场结构和动态特性缺乏机理和系统研究，数值仿真与自主设计缺乏理论支撑。③缺乏针对中国复杂自然环境特点的高效风能利用技术研究，产品广域普适难，引进的产品、设计技术及标准“水土不服”，冻雨结冰、强风等复杂环境相关研究极缺；中国空气动力研究与发展中心（简称“气动中心”）肖京平教授团队在国家973计划项目“风力机非定常流动机理和流场结构实验研究”（2007CB714602）、“风力机流场结构与气-液-固综合力学实验研究”（2014CB046205）和国家863计划项目“风力机先进翼型族的设计与实验研究”（2007AA05Z448）、“风力机翼型和叶片空气动力性能测量与评估技术”（2012AA051304）的连续支持下，持续开展了大型风力机空气动力学基础理论、风洞试验、性能验证与评估以及工程应用研究，破解了上述三大难题。提出的力学模型、风洞试验技术、评估方法与标准等广泛应用在国内多个风力机的设计、制造和风电场建设及运营中。
