停摆与空转工况下风力发电机整机气动弹性稳定性分析

发布时间：2017-12-19 23:31

  本文关键词：停摆与空转工况下风力发电机整机气动弹性稳定性分析　出处：《华中科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：停摆(Parked)与空转(Idling)是风力机停机不发电时的两种运行策略。当来流风速高于切出风速时,根据不同风力机制造商预先制定的控制策略,风力机会进入这两个工况的其中之一来抵御强风。国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,简称IEC)颁布的风力发电机认证标准IEC 61400-1中就明确规定了需要对停摆和空转工况下风力机的载荷进行计算和校核。因此,保证风力机在停摆和空转工况下具有优异的气动弹性稳定性对其性能和工作寿命具有十分重要的意义。本文基于FORTRAN语言编写的GAST气动弹性计算程序开展风力机整机时域数值模拟和气弹稳定性分析。论文首先针对三种不同额定功率风力机型开展了停摆与空转工况下的整机气弹仿真,获得强风条件下风力机的时域载荷响应。通过观察载荷发散范围内对应的翼型攻角和当地翼型的升、阻力系数曲线,发现大部分攻角处于失速区内,具有明显的失速振动(Stall-induced Vibrations)特征。在此基础上,分别采用准定常气动力模型和非定常ONERA气动力模型对风力机进行气动弹性稳定性分析,得到各阶模态的频率、振型以及表征阻尼大小的对数衰减率和气动功。文中气动弹性稳定性分析采用特征值法和气动力做功法两种稳定性判定方法,并进一步探讨了两者计算结果的一致性。气动力做功法求解过程包含非定常气动力模型的非线性因素,所以比特征值法的可靠性更高。将发散区内弯矩的时域响应进行快速傅里叶变换,并与负阻尼模态的频率进行比较。研究结果表明,气弹稳定性分析结果可以与时域数值模拟结果相互验证。此气动弹性计算程序可以快速、有效地预报风力机整机在停摆与空转工况下的气弹稳定性,并为气弹稳定性优化提供指导方向。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315

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本文编号：1309883