基于机舱式多普勒脉冲激光雷达测风的风速重构技术

近年来,激光雷达测风已经成为一种可靠的风速测量技术,为了在风电机组控制和监测中准确高效的使用激光雷达测风数据,需要对激光雷达测风数据进行高效、快速、准确的实时处理。目前机舱式激光雷达测风面临如下问题：激光雷达在受到来流风时会跟随机舱振动,导致实测数据波动进而对风速重构算法产生影响;激光雷达会受到风电机组叶片遮挡,导致实测数据缺失或出现无效数据。本文通过合理配置激光雷达参数,以雷达测风数据作为研究对象,对测风数据进行数值修正,消除机舱振动带来的误差,开发出一套先进先出嵌套循环判断填充算法解决叶片遮挡问题,建立线性剪切风场模型,基于递推最小二乘法求解风场特征参数,最后通过泰勒冻结湍流假说计算风轮面转子有效风速,与机舱内控制参数反演出的转子有效风速进行对比,得出两组数据相关性在0.9374,两组数据差值的标准差为0.3429,结果证明在实际应用中,使用该配置参数的激光雷达通过坐标修正和数据填充等技术手段,开发的风速重构模型算法能够准确的为风电机组控制系统提供可靠的控制输入参数。     

海上风电漂浮式激光雷达测风发展研究

漂浮式激光雷达测风装置布置灵活、测量方便,是当前海上风电场测风技术的发展趋势。我国海上风电开发走在世界前列,但是国内对漂浮式激光雷达测风技术的研究与应用经验有限。本文通过对漂浮式激光雷达测风技术进行总结和分析,为国内漂浮式激光雷达测风技术的研究与应用提供参考。     

舟山海域台风浪数值模拟

为提高台风浪模拟的精度,将Holland台风风场模型与CCMP背景风场相叠加,构造合成风场来驱动SWAN模型。运用Jason-2卫星数据进行验证,比较了不同的最大风速半径计算公式和Holland B参数组合构造出的合成风场对模拟结果影响。选取最优组合,运用自嵌套,模拟了台风"米雷"通过舟山海域的波浪场。结果表明舟山群岛对台风浪的阻挡效果明显,台风期间舟山东部海域波高大、周期长且涌浪影响明显,西部海域波高较小且以风浪影响为主。     

基于“山竹”台风的波浪数值模拟

研究台风风场结构中Holland B参数对台风浪模拟结果的影响。采用ERA-5背景风场与Holland经验风场叠加构成的台风输入风场,利用MIKE21 SW波浪数学模型进行南海大范围台风浪数值模拟;结合1822号"山竹"台风期间的实测风浪数据,研究Holland B参数对台风风场构造的影响机理,对四种常用Holland B参数计算公式的各个模拟值进行验证,并对其进行对比分析。结果表明:四个Holland B参数公式计算得到的风速和有效波高模拟值均与实测值有较好一致性,B_1参数公式的计算结果与实测值吻合最好;不同Holland B参数对风向和平均波向基本不产生影响,其模型模拟值与实测值吻合度较高;通过台风场与波浪场的空间分布对比分析,为沿海地区台风期间防灾减灾提供参考建议。     

基于场级控制平台的故障穿越技术

在风电场中,机舱尾部的风速、风向仪一旦发生故障,风电机组将无法获取风速、风向数据,为保障机组安全,故障机组进入停机状态。如风场无危险风况,机组进入停机状态将带来功率的损失。文章基于场级控制平台提出故障穿越技术,出现故障机组后,场控平台会检测与其邻近两台机组的状态、风速和风向条件。若条件满足,用邻近2台机组的风速、风向数据计算对应的均值,其结果下发到故障机组,实现故障穿越,减少停机时间。     

基于BIM技术的船舶机舱全寿命周期管理平台

为提升船舶机舱建造质量,设计基于BIM技术的船舶机舱全寿命周期管理平台。该平台利用数据库层存储船舶机舱的相关数据;通过数据访问层为平台提供数据传输服务,传输数据库层内存储的机舱数据至模型管理层;模型管理层内BIM模型建立模块,依据接收的机舱数据,利用基于BIM的结构分析模型,建立船舶机舱BIM模型;项目管理层中利用设计管理模块,检查模型管理层内BIM模型建立的合理性;施工管理模块依据模型管理层建立的BIM模型,实时查看船舶机舱施工进度;运营管理模块依据模型管理层建立的BIM模型,排查船舶机舱维修与故障位置;通过用户层为用户呈现机舱全寿命周期管理结果。实验证明：该平台可有效建立船舶机舱BIM模型,并实时查看机舱施工进度;该平台可有效管理船舶机舱全寿命周期,提升船舶机舱建造效果。     

螺线台风场模型的适用性

介绍了螺线轨迹台风场模型,在螺线轨迹台风场模型的基础上,得到了求解Holland气压剖面参数B的新方法,并利用实际的台风风速数据来分析比较Holland气压剖面参数B值。结果表明:螺线轨迹台风场模型提出的合理性,且螺线轨迹台风场模型求解参数B值拟合结果精度更高。由此说明螺线轨迹台风场模型具有较强的适用性。     

南海台风特征及台风场数值改进研究

通过搜集南海台风资料,对近10 a南海台风的规律进行了总结。利用Ueno台风风场模型和改进的藤田公式,引入压差修正系数和后报风场数据,构建了1330和1409号台风风场,并应用测站观测资料对模拟数据进行对比与误差分析。结果表明:西北太平洋移入南海的热带气旋整体上比南海生成的热带气旋数量多、强度大;南海海域生成的登陆台风在我国登陆较少,多在越南登陆。改进的模型风场极值相对误差小;引入后报数据后,合成风场数据相关性更好,误差更小。     

船舶相对风的融合算法研究

船舶相对风是指船舶在海面上系泊或航行时测风传感器所测得的风速风向,大中型船舶往往安装2个以上的测风传感器以克服单传感器的局限性。为了综合利用多个传感器的测量值,提出一种基于动态权值的数据融合算法。在此基础上为进一步提高融合数据精度,将参考基准值首先采用卡尔曼滤波进行优化处理,然后再将其代入公式参与融合计算。采用实船航行试验测风数据验证表明,该融合算法能够区分测量值的优劣,倚重更有利的测量信息,有效降低相对风的测量误差,优于目前广泛采用的算数平均值方法。     

船舶机舱视觉监测系统畸变图像校正方法

为满足船舶机舱视觉监测系统能够通过摄像机对机舱内的仪表读数进行准确识别,需要对摄像机所采集到的畸变图像进行校正.利用空间直线的成像特性,建立机舱图像的畸变测度目标函数,通过人工蜂群算法优化得到畸变模型参数,进而完成机舱图像的畸变校正.实际实验结果表明:基于人工蜂群算法的畸变校正方法能够对机舱视觉监测系统的畸变图像进行有效校正.     

基于CFD的舰船柴油机机舱热环境数值模拟与分析

柴油机是舰船机舱的重要设备,也是舰船航行的动力来源,柴油机在运行过程中会产生大量热源,使得机舱热环境成为重点监控的对象。随着计算机技术的发展,在机舱热环境监测中运用CFD模拟温度场数值,为机舱通风设计提供依据。本文从CFD概念与模型入手,分析基于CFD的船用柴油机机舱热环境数值模拟过程,建立起热环境数值模型,并实验检验机舱热环境监测系统运行情况,为优化机舱内各类设备运行环境提供模拟数据。     

风浪场的数值模拟及风场参数研究

本文以计算流体力学、大气层边界风特性以及海洋工程波浪理论为基础,从宏观上对风浪要素之间的关系进行了说明,并在此基础上运用ANSYSCFD软件对风浪场进行了数值模拟。结果表明:风浪发展稳定后,随着时间的变化,水平风速、竖向风速和风攻角均呈现出与波浪周期相近的周期性振动变化趋势;水平风速、竖向风速和风攻角的极差和标准差均随着高度的增加而呈现减小趋势,说明越远离波面,风场中各参数受波浪的影响越小。     

海面梯度风下一种翼型风帆的数值计算

引入一种近海面梯度风场的计算方法,通过Spalart—Allmaras湍流模型求解三维不可压流体的N—S方程,计算近海面风场实际分布下一种翼型风帆的气动表现。比较了定值风速气动特性与梯度风表观气动特性的升阻比,同时讨论了在所述条件下,应用定值风速气动特性分析海面实际风场下风帆表现引起的误差。     

大数量船舶舱室的三维参数化设计研究

船舶舱室设计工序繁琐,数据庞杂,设计过程中需要对船舶舱室参数的迭代数据不断更新,易造成数据混乱、重复建模等问题。为了更好的对大数量船舶舱室设计方法进行完善,结合三位参数化复合数据结构、对船舱三维参数设计方法进行优化,结合机舱数据特点对船舶机舱数据结构进行分析后,设计船舶机舱三维参数模型。最后通过实验检测证实,大数量船舶舱室的三维参数化设计可有效实现扩大船舶机舱面积和舱容,及时自动更新船舶舱室三维数据参数,快速精准的对船舶舱室进行建模的设计目标。     

基于高分辨率嵌套模型的南海风、浪特征研究

使用中尺度大气模式WRF计算中国海高分辨率风场,作为WAVEWATCHⅢ和SWAN波浪模型的驱动场,通过模型嵌套方式模拟南海海域连续30 a的逐时波浪场.使用实测及卫星观测资料验证模型计算南海风、浪结果的准确性.基于计算结果,对南海海域风、浪特征进行研究,南海年平均风速在西北区域有一个大风速区,最大风速在8.5 m/s...     

天津滨海风能资源特征分析

利用2020年6月—2021年6月持续1年的声学雷达测风数据分析了天津滨海测站上空近地层的风能资源特征。结果表明，天津滨海附近海域近地风速、风向表现出较显著的季节变化特征，观测期间110 m高度平均风速为(5.73±2.42) m/s，平均风功率密度为(182.37±249.60) W/m²；有3个主风向，NNW方向、WSW方向和E方向；1个主风能方向，NNW方向。测站近地层风向较分散，风能方向相对集中，风能资源能级综合评级为1级。此外，结果表明：CCMP风场数据在天津滨海附近准确性较高，可作为风能资源评估的可靠参考资料。文章研究结果可为天津滨海附近油田的风能资源评估研究和风电工程开发提供基础科学依据。     

港口工程中船舶所受风荷载的理论计算分析

港口工程设计中船舶所受风荷载计算对系船设施选取起控制作用,作用于船舶上的风荷载计算值由计算常数、船体水面以上受风面积、设计风速、风压不均匀折减系数和风压高度变化修正系数确定。针对港口工程设计中容易出现的参数取值错误问题,对规范中风荷载的理论计算公式进行研究,通过对公式中5个参数进行逐个分析,结合设计经验,得出船舶受风面积选取的注意事项,推导出风压不均匀折减系数和风压高度变化修正系数的选用标准,提出船舶水面以上代表高度的估算公式,为未来规范中相关参数的修订和工程设计提供参考。     

基于SWAN模式对台风海燕风浪的推算

选用内域藤田外域高桥的混合风场模拟台风风场,应用第三代海浪数值模式SWAN对2013年影响南海海域的超级台风＂海燕＂进行台风浪的推算。通过对测点处风速以及推算出有效波高与实测数据对比,分析发现模式计算结果与实测吻合良好。同时将其应用到南海海域波浪场的推算,能够很好地刻画台风经过时波浪场在时间和空间的变化,可为以后风浪的预报提供参考。     

不同风场模式下“灿鸿”台风浪数值模拟及应用

分别采用3种不同的梯度风场模型与欧洲中尺度背景风场叠加构建新的海面驱动风场,基于非结构化网格,利用SWAN模式对北上型台风"灿鸿"进行数值模拟,并结合卫星数据进行对比论证,得出捷式合成风场最佳,Holland次之,藤田最差。采用捷式合成风场进行模拟计算以给小范围提供最佳边界谱,利用SWAN自嵌套模式对小范围进行数值模拟计算分析,通过波浪测站的浮标数据进行验证,吻合度较高。对南通近海近、远期区域建设用海规划工程的实施进行波高对比分析发现:相较近期,远期规划工程实施后,南部航道水域平均有效波高增幅更大;而东部区域平均波高降幅更明显。     

江苏近海风资源特征及风电场项目后评估

通过一个江苏近海风电场为研究对象,基于完整年测风塔资料与机组运行资料分析了平均风速、风玫瑰图、威布尔分布、风功率密度和功率曲线要点来研究江苏近海风资源特征和项目后评估,研究结果如下：平均风速的月变化可以直观地显示不同月份风速的大小和变化趋势,测风塔风速经代表年订正后与机组运行期修正后实际平均风速一致;风电场盛行北部偏东和东南风,风速均主要集中在6m/s～8 m/s;运行机型性能表现优异,且风机之间的性能差异较小。研究结果有助于了解江苏近海地区风资源情况和进一步认识机组功率曲线来评估对特定风电场的实际运行效率,为沿海地区未来风能的开发利用提供参考,以确定该风电场是否实现了其预期的发电目标。