风力机叶片阻尼减振动态特性研究

发布时间：2020-07-19 05:20

【摘要】：风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴藏量巨大。随着世界经济的发展，推动风力发电行业的进步，风电机组朝着大型化、高效率的方向向前发展。 叶片作为风力机上捕捉风能的关键部件，其性能的好坏直接影响着风力机的风能利用效率和风力机组整机所承受的载荷，在很大程度上也决定了机组的整体性能、使用寿命和开发风能的经济性。叶片在朝大型化发展过程中，其自重增加，展长增大，同时承载复杂—主要有重力载荷、惯性载荷和不定常变化的气动载荷，使其振动情况异常复杂，这给大型风力机叶片的设计提出更大的挑战。本文主要做了以下工作： 1）对风力机的历史、现状、前景及叶片的技术发展趋势，风力机的基本理论，基本概念进行了介绍，明确了叶片的构型特点、形成规律，为风力机叶片的三维建模提供理论基础。 2）通过翼型数据库获得二维翼型数据，导入到Profili软件内来计算翼型的升力系数、阻力系数、升阻比及俯仰力矩比与攻角的变化曲线。并结合三维坐标变换理论，利用Matlab软件实现三维翼型数据的采集，为三维建模提供基础。 3）运用Pro/E针对1.5MW的风力机叶片进行三维建模，为后续的有限元分析提供基础模型。 4）叶片动力学分析：模态分析及瞬态动力学分析，通过动力学分析，了解叶片的振动特性，为提升叶片的抗振性能作出参考。 5）分析阻尼减振结构叶片振动性能，与普通叶片的减振性能进行对比，分析加强阻尼减振叶片的优越性。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK83
【图文】：

（2）风轮全部接受风能，风轮没有偏航角、倾斜角和锥度角，可简化成一个平盘;（3）空气流是连续的、不可压缩的，风轮对空气流无摩擦阻力;（4）风轮前未受扰动的气流静压和风轮后的气流静压相等，即 P1=P2（5）气流速度的方向始终是平行于风轮轴线的。图 2.1 为流经风轮气流的单元流管。将动量方程用于图 2.1 的单元流管，可得作用在风轮上的推力为:：T=m(V1-V2) （2.1中 V1—风轮前方的风速，m/s；V2—叶片扫掠后的风速，m/s;m—单位时间内的质量流量，kg；m=ρSV （2.1图 2.1 简化的单元流管Fig.2.1 Simplified unit flow pipe

求出扭矩和推力设叶轮锥角为β，在垂直于叶片展向的截面上，气流速度三角形及受力方向如图2.2。由βρ2cos1121drdF = CWC（2.22）cosβρ212drdFCWCdd= （2.23）有(sin-cos)2cos1sin-cos2CICIdrdFdFIdFICWxldldβ= =ρ（2.24）(cos-sin)cosβρ21cos-sin2CICIdrdFdFIdFICWyldld= =（2.25）图 2.2 叶素理论模型Fig. 2.2 Model of blade element theory

coscosβρ22dFCWCylε= （2.2cosεcosβcos(-ε)ρ212IdrdFCWCyl= （2.2么，在叶轮 r→r+dr 的环域内，气流所产生的轴向推力为：drIIBCCVkdrIdFBdFBCWClylεβερεεβρcoscos(-)sincos(1)21coscos(-)21cos22222=+=+∞（2.2矩drIIrhIVkBCCIdrBCrWCdMBrdFlLxεωερεβερcossin(-)cos(1)sin(1)81coscossin(-)2122++===∞（2.2在美国马萨诸塞州的阿默斯特大学研究者通过考虑气流通过风轮后的旋涡效应，气流由旋涡效应而产生的诱导速度的影响后，建立葛劳握旋涡理论的风轮理论模型[3附着涡

【参考文献】

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本文编号：2761974