低样本学习下的浮式风机混合模型试验及尺度效应问题的研究
批准号:
52101329
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
姜雪
依托单位:
学科分类:
海岸工程与海洋工程
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
姜雪
中文摘要
本项目围绕国家在深海风电能源开发技术的重大战略需求,聚焦浮式风机模型实验中的尺度效应问题。基于申请人在新能原设备新型模型实验方法领域的研究基础,为了对风机所受风载荷准确的预测,结合人工智能技术,拟利用机器学习里的低样本学习方法,利用对浮式风电场的实时监测来获得全尺度样机数据,从而用来训练BP神经网络结构,可以根据相关参数的输入实时预测对风载荷(包括转子推力,叶片激振力,陀螺效应力矩)。然后结合硬件在环实验技术对预测的风载荷数值进行实时模拟并施加在物理模型上,从而形成一套依赖于全尺度风电场监测数据的,基于低样本学习的浮式风机混合模型实验方法,并通过对单柱式风机模型实验验证实验方法,通过与先前基于仿真数据的人工智能混合模型试验的数据对比,深入分析在模型实验中引入全尺度监测数据的影响,为风机设计规范要求从全尺度数据中寻求风机设计优化和指导的规定提供技术支持。
英文摘要
This project focuses on the country's major strategic needs for deep-sea wind energy exploration and the scale effect in the floating wind turbine model test. In order to precisely predict the wind loa, the applicant intends to apply the low-sample learning method in training BP neural network structures using full-scale prototype data, which are obtained by real-time monitoring of floating wind farms. The prediction module thereby can be used to provide real-time values of wind load( such as rotor thrust, blade vibration force and gyro moment) based on relevant parameters. Combined with the hardware-in-the-loop experimental technology, the predicted values of the wind load is simulated in real-time and applied to the physical model, thereby forming a set of floating wind turbine hybrid model experimental methods that rely on full-scale wind farm monitoring data and based on low-sample learning. A spar-type floating platform model will be used in the experiment to verify the testing method. The in-depth analysis of the impact of introducing the full-scale monitoring data in the model experiment is addressed by comparing the testing results with previous ones. Hence to provide technical support in seeking wind turbine design optimization and guidance.
本项目针对浮式风机水池模型试验中的尺度效应问题,提出了一种基于机器学习的混合模型试验方法。通过集成物理模型与数值模拟,结合动态推力补偿算法和深度学习驱动的风场生成技术,有效解决了Froude数相似与Reynolds数相似的冲突。在浮式风机运动捕捉与系泊受力研究中,项目团队成功设计了低成本光学运动捕捉系统并深入分析了低雷诺数下涡干扰对振动响应的影响,发现了多模态现象和沿缆线跨向的驻波效应。针对全尺度风电场数据收集难题,项目通过与国内海上风力涡轮机公司合作,成功建立了包含4626张图像的数据库,涵盖了叶片正常及损坏(如裂纹、腐蚀、污垢)情况,为后续研究提供了丰富的数据支持。在实验平台搭建与优化方面,项目已完成混合模型实验平台的搭建及转子推力模拟的校准,并引入了基于自注意力机制的预测算法,使转子推力预测误差降至1%以下,显著提升了实验的控制精度和计算效率。研究成果包括:搭建国内首套浮式风机混合试验平台,试验精度较传统方法提升30%;开发实时载荷预测模型,误差率低于5%;拟支持广东深水风电项目的工程优化,可降低设计成本约20%。该研究为深远海浮式风机的规模化开发提供了关键技术支撑,相关成果发表于《Ocean Engineering》等SCI期刊论文4篇,EI会议论文4篇,并申请发明专利10项。未来将进一步推动技术转化与国际合作,助力“双碳”目标实现。
多浮体摆式波浪能发电平台液压PTO数字化及其精准控制研究
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批准号:42476230
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项目类别:面上项目
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资助金额:49.00万元
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批准年份:2024
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负责人:姜雪
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依托单位:
国内基金
海外基金