专    业：机械设计及理论

导    师：张俊 教授

毕业去向：烟台大学机电学院

教育及工作背景：

2017年9月至2021年12月  福州大学  机械工程及自动化学院 工学博士学位

2013年9月至2016年6月   福州大学  石油化工学院         工学硕士学位

2008年9月至2012年6月   华北理工大学 冶金与能源学院    工学学士学位

研究方向：

1.机械系统动力学

2.流体机械

3.热过程设备及节能技术

参与科研项目：

1.国自然面上项目，少齿差锥齿轮章动减速器多源误差扰动机制与精度退化机理研究（51875105），2019-2022，参与

发表论文：

1.Yangwei Wang, Jiahuan Lin, Jun Zhang*. Investigation of a new analytical wake prediction method for offshore floating wind turbines considering an accurate incoming wind flow. Renewable Energy, 2022, 185: 827-849. 

2.Yangwei Wang, Jiahuan Lin, Huawei Duan, Jun Zhang*. Investigation on Thrust Characteristic of a Downstream Offshore Floating Wind Turbine under Yawed Inflow Conditions. Journal of Marine Science and Engineering, 2021, 9: 1215. 

3.Yangwei Wang, Jian Wang, Jun Zhang*. Effects of Wind Rotor Tilt Angle on Aerodynamic Power of Wind Turbine under Typical Periodic Disturbances. Proceedings of the 15th IFToMM World Congress on Mechanism and Machine Science: Advances in Mechanism and Machine Science, 2019: 3549-3508. 

4.Jiahuan Lin, Huawei Duan, Baoming Xu, Yangwei Wang, Jun Zhang*. Equivalent Aerodynamic Design of Blade for Offshore Floating Wind Turbine Model. Journal of Marine Science and Engineering. 2022; 10(2):132. 

5.Jiahuan Lin, Yangwei Wang, Jun Zhang*, Huawei Duan. Optimization design of blades for a scaled offshore floating wind turbine. Proceedings of the 2021 International Conference on Mechanical Design: Advances in Mechanical Design, 2021..

博士学位论文简介：

浮式风机非定常特性及缩比模型试验研究

浮式风机由于可以被用于深海风力发电而受到工程界的普遍关注。然而，其复杂的运行环境使其受到的外部载荷异常复杂，从而导致其动力特性具有典型的非定常性。要想保障浮式风机的安全、健康运行，必须对包括其空气动力及耦合动力特性在内的非定常特性进行全面研究。 

作为最为重要的非定常空气动力学特性之一，风场中的风速分布特性一直难以预测。为解决这一难题，本文构建了一个高精度流场风速模型。该模型由精确的来流风速模型、物理直观的尾流扩展模型和基于高斯分布假设的三维尾流模型构成。流场风速模型计入了风切变、塔影效应、风轮仰角、环境湍流和平台纵荡运动等因素影响。通过与世界上著名机构的风洞试验实测数据以及经典的尾流扩展模型结果比对，验证了该模型预测的准确性。然后，详细分析了风切变、塔影效应、风轮仰角、环境湍流和纵荡运动这五种不同的扰动因素对尾流风速的影响。 

构建准确的流场风速预测模型之后，本文通过气动机理解析分析将其集成于基于自由涡理论（FVM）的数值方法中，提出一种可快速且准确计算风机气动载荷性能的预测框架。基于此框架，深入分析了不同尾流条件下浮式风机在纵荡运动、仰俯运动、艏摇运动、静态偏航入流等工况下的气动载荷特性。结果表明，尾流和平台运动均会使浮式风机气动载荷的不定常性极大增加。尤其是在两种情况都具备时（耦合工况），风机的气动载荷会发生较大波动。这将严重影响风机的安全运行，应通过控制及时避免这类耦合作用的发生。 

本文建立了非定常外载荷下浮式风机的耦合动力分析方法，并分析其重要部位（塔顶、塔底和浮台）在不同尾流条件下的非定常动力响应特性。基于所构建的流场风速模型及气动载荷预估方法，同时计入水动力、系泊力等，浮式风机受到的非定常外载荷可以加载到动力学方程中进行求解，以获得相应的动力响应。结果表明，尾流对于风机的非定常动力响应具有不可忽略的影响。 

最后，基于缩比准则和性能优化方法，设计了一套性能相似的缩比模型装置，并进行试验研究。首先，验证所提理论预测模型以及气动分析的准确性和可靠性。实验总体结果表明，模型计算数据与测试数据具有良好的一致性。其次，对风机系统在艏摇、偏航入流及其耦合工况条件下的气动特性进行试验，结果表明耦合工况对其气动特性具有不可忽略的影响。最后，对单平台多风机系统气动特性进行试验，结果表明该系统后排风机的气动特性与单风机系统极大不同。