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基于功率谱的风电叶片的损伤识别研究

发布时间:2019-02-16 19:35
【摘要】:随着能源环境的需求和环保方面的压力不断增大,世界各国相继加强针对新能源的开发与发展。风能作为绿色干净的清洁性能源,在节能减排、防止大气污染等方面起着很重要的作用。风力发电装置是捕获风能的常用装置,在风能的捕获过程中,风电叶片又是风力发电装置当中的关键部位,当风电叶片在运行过程中出现损坏时,整个风力发电装置的结构特性就会下降,特别当风电叶片发生倒塌时会造成严重的经济损失,甚至会造成安全危险。环境激励下风电叶片的损伤识别研究对国内外的研究学者有重大的意义。本文在模态数据(频率和振型)的基础上,基于脉动风加速度响应功率谱,对损伤前后的风电叶片进行实验方法和数值模拟相结合的损伤识别研究。本文根据Davenport风速谱理论,按Davenport理论将Davenport风速功率谱密度加载到风电叶片上,得到损伤前后风电叶片的加速度响应功率谱变化。本文分别对损伤前后的风电叶片进行数值模拟和结构动态试验研究,根据损伤前后加速度响应功率谱最大值变化比准确判断出了风电叶片的损伤性质并定位损伤位置。根据风电叶片裂缝损伤的典型事例,本文进一步提出一种风电叶片整体损伤程度的评估方法——加速度响应功率谱灵敏度矩阵方法。通过风电叶片在不同损伤类型和不同损伤程度的整体损伤程度评估,利用结构响应功率谱灵敏度矩阵,准确的对风电叶片进行了损伤定性、定位、定量分析。
[Abstract]:With the increasing demand of energy and environment and the increasing pressure of environmental protection, countries all over the world have strengthened the development and development of new energy. As a clean and green energy, wind energy plays an important role in energy saving and air pollution prevention. Wind turbine is a commonly used device to capture wind energy. In the process of wind energy capture, wind turbine blade is also the key part of wind power plant. When wind turbine blade is damaged during operation, The structural characteristics of the whole wind power plant will decline, especially when the wind turbine blade collapses, it will cause serious economic losses and even cause safety risks. The research of wind turbine blade damage identification under environmental excitation is of great significance to domestic and foreign researchers. Based on the modal data (frequency and mode shape) and the power spectrum of pulsating wind acceleration response, the damage identification of wind turbine blades before and after damage is studied by combining the experimental method and numerical simulation. According to Davenport wind speed spectrum theory and Davenport theory, the power spectral density of Davenport wind speed is loaded on the wind turbine blade, and the acceleration response power spectrum of wind turbine blade before and after damage is obtained. In this paper, the wind turbine blades before and after the damage are numerically simulated and the structural dynamic tests are carried out. According to the ratio of the maximum power spectrum of acceleration response before and after the damage, the damage properties of the wind turbine blades are accurately determined and the damage location is located. According to the typical example of wind turbine blade crack damage, this paper proposes a method to evaluate the overall damage degree of wind turbine blade, which is called acceleration response power spectrum sensitivity matrix method. By evaluating the whole damage degree of wind turbine blade in different damage types and different damage degree, the damage qualitative, location and quantitative analysis of wind turbine blade were carried out accurately by using the structural response power spectrum sensitivity matrix.
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM315

【参考文献】

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本文编号:2424771

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