基于风力机桨叶气动弹性问题的研究

发布时间：2020-10-31 10:20

　　 随着社会的发展和科技的进步,人类面临着日益严重的资源枯竭和环境污染问题 的挑战,此时被认为储量大,分布广,最廉价、最洁净、最有开发价值的新能源一风 能得到了各界的广泛重视,对于风力机的研究也逐渐升温。在我国对于风力机的利用 率较低,为了更好的利用风力资源就必须加速对它的研究。 作为风力机重要的组成部分,叶片是受力最为复杂,最为难以设计的风力机构件。 叶片作为弹性体,在运行中由于气动力作用,将会产生变形和振动。结构在气动力、 惯性力和弹性力耦合作用下,出现的幅度不断增加的振动现象。这种不稳定振动,将 在结构中引起很大的动应力,影响风力机的正常运行,甚至会造成部件及整机损坏的 严重后果。风力机气动弹性特性是关系到风力机安全性和可靠性的重要问题,也成为 风力机研制工作中的焦点。 本文从振动理论入手,利用最为典型的弹性铰链法分析叶片发生颤振失稳时的结 构动力学特性,然后对振动模型及振动时所受的气动力进行简化,利用简化方程得到 叶片发生发散失稳时的振动方程,利用编制的VISUAL BASIC程序解出振动的特征值 并得到振动频率,最后分别通过上述的理论公式和国际通用的有限元程序ANSYS对 风力机叶片模型进行发散失稳时的频率计算,验证简化公式的准确性。通过简化将原 有的三个自由度转化为两个自由度,减少了叶片设计过程中的工作量。同时,利用理 论公式得到了影响叶片振动频率的几个因素并做出了相应曲线。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TK83
【部分图文】：

及AZ有非零解则必须使得方程组(3.16)得系数行列式为零，即C一l一超一C一2一兄B12CZI一朋21C22一胭22开可得:B.ZB2.)矛十(qZB2.十CZ，BI，一C.IB22一C22BI，)兄+(C，Ic22一C:2C2:)==出特征值牙。通过一个vSIUALBASIC程序解特征值，整个程序为一个命令需各个量以文本框的格式出现，在选取一个计算模型后，将其文本框中，然后单击“单击求解”按钮，便可得到振动的特征值。示:

50年代一首先在连续体力学领域一妞机结构静、动态特性分析中应J!」的·种有效的数值分析方法，随后很快就广泛应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题}37}。图4.1是对风力机叶片进行变形和应力分析的有限元模型。在图中采川:角)}多单元把叶片一划分成网格，这些网格称为一单元。网格间相互联接的交点称为竹点，}川格‘，网格的交接线称为边界。显然，图中的节点数是有限的，单元数日也是有限的，所以称为“有限单元”，这就是“有限元”一词的山来。图4.1风力机桨叶的有限元模型4.1.2有限元法分析计算的思路和作法()l物体离散化。将某个一工程结构离散为山各种单元组成的训‘钟一{女型，如图4一l

沈阳1一业人学映}一学位论文理论公式并结合VSIUALBASIC程序分析桨叶振动频率值代入VsluALBAsIC程序中并假定风速为12m/(s6级风)，一可解:入:二一14.9441入2=一52]681振动频率为:。l=14.9441:da/S，〔02二52.1681rda/S。其中第一阶频率动，第二阶频率对应叶片的扭转振动。用ANSYS程序分析桨叶振动频率依照以上数值在ANSYS程序中建立实体模型，如图4.3所小。(‘实体献「421建立，将该模型的Y、z坐标互换即为推倒理沦公式所用的模
【引证文献】

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本文编号：2863816