水平轴风力机结构动力学研究

发布时间：2020-08-25 11:28

【摘要】： 本文以水平轴风力机为研究对象,分别对风力机叶片、塔架的固有特性和风力机耦合系统的固有频率、动态响应进行计算分析,并用FORTRAN语言编制成仿真程序。 简化复杂的叶片、塔架物理模型为悬臂梁模型,采用矩阵分析方法对悬臂梁的固有特性进行计算。对NREL Phase V叶片的固有频率进行计算,并与实验数据对比;同时对风力机Turbowinds T600-48叶片、塔架的固有特性进行计算,并与文献中结果对比。 基于动量—叶素理论和广义坐标系下的多自由度拉格朗日方程,利用模态分析方法建立了风轮/机舱/塔架耦合系统的运动方程。对风力机Turbowinds T600-48的固有频率和动态响应特性进行计算,并与实验数据对比分析,同时对两叶片风力机VUB-H8计算。
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK83
【图文】：

待定的广义坐标。这时，连续系统的运动可表示为这些假设模态运动的线性组合。假设风力机的叶片、塔架为悬臂梁，在悬臂梁的弯曲振动问题中，将梁的挠度表示为夕(x，‘)一艺沪，(x)。，(，)，如图2一l所示。图2一1梁的变形原则上，假设模态法也适用于复杂结构的振动分析。但实际_匕难于找到整体结构的假设模态。为了克服这一困难，人们设法把一个复杂结构分解为若千个较简单的子结构。对于这些子结构，较易找到它们的真实模态和假设模态。然后根据在对接面上保持位移协调的条件，把这些子结构装配成总体结构。这样，就可以用各个结构的真实或者假设模态来综合总体结构的近似振动模态[3“]。对于风力机这样的复杂结构，采用模态分析法把风力机系统分为叶片、机舱和塔架三部分，并且认为叶片和塔架由柔性的连续体所组成。每个部件变形都可以用模态求和法来表示。为了使问题简化并满足设计实际的需要，对风力机的叶片和塔架分别考虑2个方向自由度

动力是与风力机各部件的几何形状有关的。风力发电机组是一个刚柔藕合的多体系统，主要的弹性振动体是叶片和塔架，机舱刚性较好，主要是以质量惯性参与振动。如图4一1所示，是叶片和塔架的振动情况。图4一1振动情况叶片是风力发电机组中受力最复杂的部件，叶片在不停地旋转，各种激振力几乎都是通过叶片传递出去的。无论是地球大气层形成的风的不均匀流，还是塔影效应、重力的影响以及阵风等因素，都是作用在叶片上。叶片结构是个展向长，弦长短，柔性大，是一个容易发生振动的细长弹性体，风力发电机组各种机械振动首先发生在叶片上。而且叶片还是一个典型的气动力部件，在旋转过程中不但承受空气阻力的作用，还会产生升力，这使得叶片成为既有机械振动又承受气动力?

」二L刀·」一丽硬1丽万蔽 蔽输输出参数数 图4一2流程图风力机 TurbowindsT60O一48的基本参数:叶片数为3，风轮直径为48m，塔架高度为53.7m额定风速为12.sm/s，额定功率为600kw。800070006000500040003000200010000一一一 6.OE+10 5.OE+10弓.OE+103.OE+10 2.OE+10三

本文编号：2803641