大型风电机组塔架叶片耦合结构动力学联合仿真分析
发布时间：2021-01-09 22:43
随着风力机大型化发展趋势的加剧,在运行过程中往往伴随着振动,在考虑非线性振动情况下,进行结构动力学特性研究具有重要的应用价值。大型风电机组塔架叶片耦合振动属于非线性耦合振动,由此带来的位移及应力变化等对系统稳定性会产生重要影响。塔架与叶片作为风电机组主要弹性体,其耦合结构的振动直接影响系统各部件之间的分级式耦合,从而影响整个系统的稳定性。为了研究大型风电机组结构动力学,利用联合仿真技术对大型风电机组塔架叶片耦合结构进行多参数监测,经过不同工况下的响应分析,确定需要改进的结构部位,监测塔架叶片耦合结构关键部件的多参数随时间变化情况,研究各参数变化对结构的影响,提出改进措施,并且将改进前后的结构部位进行动力学对比分析。采用谐波合成法产生的气动载荷,结合振动的位移应变关系及势能理论,进行模态分析,对塔架叶片耦合结构进行风振响应分析,从而得出塔架叶片耦合振动及结构参数对于风电机组稳定性的影响,以及为大型风电机组运转过程中动力学参数的状态监测与控制提供参考价值。在可再生能源日益受到重视的当下,把风电机组作为复杂多体系统考虑,其动力学联合仿真分析对大型风电机组的优化设计具有重要的现实意义。本课题主...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]风力发电塔架振动特性联合仿真应用研究[J]. 程友良,薛占璞. 自动化仪表. 2017(06)
[2]分段式结构对风力机塔架振动特性的影响分析[J]. 程友良,薛占璞,渠江曼,蒋衍. 噪声与振动控制. 2017(03)
[3]非线性被动隔振的若干进展[J]. 陆泽琦,陈立群. 力学学报. 2017(03)
[4]MEXICO风力机整机流场与载荷特性分析[J]. 徐浩然,杨华,刘超,沈文忠,洪泽东. 应用基础与工程科学学报. 2017(01)
[5]风力发电机塔架法兰的拼装焊接工艺[J]. 郭文辉,陆辉,贾勤飞. 焊接技术. 2017(01)
[6]尾缘襟翼结构参数对大型风机气动性能影响的仿真研究[J]. 张文广,李腾飞,刘吉臻,白雪剑,韩越,胡阳. 可再生能源. 2016(12)
[7]风电叶片双锤激振加载振动耦合特性及试验研究[J]. 廖高华,乌建中,来鑫. 中南大学学报(自然科学版). 2016(11)
[8]高风速及风突变对风力机柔性部件振动特性研究[J]. 丁勤卫,李春,郝文星,叶舟. 热能动力工程. 2016(10)
[9]多工况下大型风力机动态响应研究[J]. 杨阳,李春,叶柯华,缪维跑,叶舟. 工程热物理学报. 2016(10)
[10]考虑风轮和塔架动力耦合的大型风力机流固耦合动态响应分析[J]. 史亚兴,杨宁,颜康植. 机械设计与制造. 2016(10)
博士论文
[1]风力机叶片多模态耦合振动研究[D]. 李亮.西南交通大学 2014
[2]湍流风场模拟与风力发电机组载荷特性研究[D]. 何伟.华北电力大学 2013
[3]大型风力机塔架动响应特性及失效机理研究[D]. 潘萍萍.沈阳工业大学 2013
[4]时间步进自由尾迹方法建模及水平轴风力机气动性能分析[D]. 周文平.重庆大学 2011
[5]大型风电机组整机及关键部件仿真分析与优化设计研究[D]. 李俊.重庆大学 2011
硕士论文
[1]海上风力机风波联合作用下的响应分析[D]. 李阳.广东工业大学 2015
[2]内加筋风力机塔筒风致动力响应与稳定性能研究[D]. 梁俊.南京航空航天大学 2015
[3]风力发电机塔架结构风压数值模拟研究[D]. 闫梁.内蒙古科技大学 2014
[4]大型水平轴风力机塔架—基础的动力特性分析[D]. 李婕妤.兰州理工大学 2014
[5]风电机组风轮气动特性仿真与风洞试验[D]. 李大宝.华北电力大学 2014
[6]刚柔耦合风电机组齿轮箱受迫振动分析及疲劳寿命估算[D]. 刘子敏.华北电力大学 2014
[7]风机关键部件的多体动力学分析[D]. 段博志.沈阳工业大学 2014
[8]风力发电仿真系统建模与开发[D]. 杨天治.北京化工大学 2013
[9]MW级风电机组动力学性能仿真分析研究[D]. 侯海波.重庆大学 2012
[10]风力发电机叶片与塔架耦合动力学分析[D]. 王臻.沈阳工业大学 2009
本文编号：2967531
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?２００７年至２０１７年全球风力发电累计装机容量（ＭＷ）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｇｌｏｂａｌ?ｉｎｓｔａｌｌｅｄ?ｃａｐａｃｉｔｙ?ｏｆ?ｗｉｎｄ?ｐｏｗｅｒ?ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ?ｆｒｏｍ?２００７?ｔｏ?２０１７（ＭＷ）??
该方法将微型气象中的中尺度气象应用到风力机叶片，通过一个单向耦合的模拟??来解决流体－结构相互作用，并且比较了风力机叶片的阻力、升力和力矩对三维??机翼绕流的影响，如图１－３。??７??
舱麓笮头绲缁?樗?芤镀?詈辖峁苟?ρвτ美砺郏崳?有大的刚性运动又有变形运动，两种运动相互耦合、相互影响是主要的运动特征［‘＇??如图２－１所示，表示大型风电机组某结构上Ｐ点的位置向量，其中ＯＸＹ表示惯性??坐标系，０?＇?Ｘ?＇?Ｙ?＇表示固结于０?＇点稱合结构微元上的动坐标系。此时尸点结构??的位置向量为??ＶＹ鄉，??Ｍ??？?＾??°?Ｘ??图２－１大型风电机组某点结构位置向量??Ｆｉｇ．２－１?Ｐｏｉｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｖｅｃｔｏｒ?ｏｆ?ｌａｒｇｅ?ｗｉｎｄ?ｔｕｒｂｉｎｅ??＇－Ｐ?＝?＋Ａ＾＇＝?Ｒｎ－?＋Ａｕ＇ｎ＋ｕｆ）?（２－１）??式中ｗ?＇?一动坐标系中塔架经过载荷变形后的某点位置向〖４：；??Ｕ，——塔架经过载荷变形前某点在动坐标系中的位置??ｕｆ——弹性变形向量；??Ｊ??ＡＪｃｏｓ０?－ｓｍ＾ｌ?一糊合结构的旋转变换矩阵。??ｓｉｎ?沒?ｃｏｓ０??塔架叶片耦合结构的柔性体任一点ｐ速度向量为??ｒｐ?＝?Ｒ〇＇＋Ａｕ?＋Ａｕ?）??式中Ａ表示旋转矩阵对时间的导数??．?－ｓｉｎ汐－ｃｏｓ＜９ｌ?．?．?ｄＡ?「一ｓｉｎ汐－ｃｏｓ６??－－汁＝與—ｓ－＿??又因为，，贝Ｉｊ（２＿２）式可表示为矩阵形式??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力发电塔架振动特性联合仿真应用研究[J]. 程友良,薛占璞. 自动化仪表. 2017(06)
[2]分段式结构对风力机塔架振动特性的影响分析[J]. 程友良,薛占璞,渠江曼,蒋衍. 噪声与振动控制. 2017(03)
[3]非线性被动隔振的若干进展[J]. 陆泽琦,陈立群. 力学学报. 2017(03)
[4]MEXICO风力机整机流场与载荷特性分析[J]. 徐浩然,杨华,刘超,沈文忠,洪泽东. 应用基础与工程科学学报. 2017(01)
[5]风力发电机塔架法兰的拼装焊接工艺[J]. 郭文辉,陆辉,贾勤飞. 焊接技术. 2017(01)
[6]尾缘襟翼结构参数对大型风机气动性能影响的仿真研究[J]. 张文广,李腾飞,刘吉臻,白雪剑,韩越,胡阳. 可再生能源. 2016(12)
[7]风电叶片双锤激振加载振动耦合特性及试验研究[J]. 廖高华,乌建中,来鑫. 中南大学学报(自然科学版). 2016(11)
[8]高风速及风突变对风力机柔性部件振动特性研究[J]. 丁勤卫,李春,郝文星,叶舟. 热能动力工程. 2016(10)
[9]多工况下大型风力机动态响应研究[J]. 杨阳,李春,叶柯华,缪维跑,叶舟. 工程热物理学报. 2016(10)
[10]考虑风轮和塔架动力耦合的大型风力机流固耦合动态响应分析[J]. 史亚兴,杨宁,颜康植. 机械设计与制造. 2016(10)
博士论文
[1]风力机叶片多模态耦合振动研究[D]. 李亮.西南交通大学 2014
[2]湍流风场模拟与风力发电机组载荷特性研究[D]. 何伟.华北电力大学 2013
[3]大型风力机塔架动响应特性及失效机理研究[D]. 潘萍萍.沈阳工业大学 2013
[4]时间步进自由尾迹方法建模及水平轴风力机气动性能分析[D]. 周文平.重庆大学 2011
[5]大型风电机组整机及关键部件仿真分析与优化设计研究[D]. 李俊.重庆大学 2011
硕士论文
[1]海上风力机风波联合作用下的响应分析[D]. 李阳.广东工业大学 2015
[2]内加筋风力机塔筒风致动力响应与稳定性能研究[D]. 梁俊.南京航空航天大学 2015
[3]风力发电机塔架结构风压数值模拟研究[D]. 闫梁.内蒙古科技大学 2014
[4]大型水平轴风力机塔架—基础的动力特性分析[D]. 李婕妤.兰州理工大学 2014
[5]风电机组风轮气动特性仿真与风洞试验[D]. 李大宝.华北电力大学 2014
[6]刚柔耦合风电机组齿轮箱受迫振动分析及疲劳寿命估算[D]. 刘子敏.华北电力大学 2014
[7]风机关键部件的多体动力学分析[D]. 段博志.沈阳工业大学 2014
[8]风力发电仿真系统建模与开发[D]. 杨天治.北京化工大学 2013
[9]MW级风电机组动力学性能仿真分析研究[D]. 侯海波.重庆大学 2012
[10]风力发电机叶片与塔架耦合动力学分析[D]. 王臻.沈阳工业大学 2009
本文编号：2967531
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