水平轴风力机结构动力响应分析

发布时间：2021-03-03 16:04

　　由于自然界的风在时间和空间上的多变性,现代大型水平轴风力机的柔性部件—叶片和塔架经常承受较大振动和变形,这不仅会引起结构的附加应力,影响其结构强度,还会对叶片自身的气动性能产生影响。气动与结构相互作用,还会形成复杂的流固耦合过程。因此精确预测风力机结构在时变载荷作用下的动力响应,具有重要的工程实际意义。本文首先对风力机叶片的空气动力特性进行了分析,阐述了叶素—动量理论及其各种修正方法,同时分析了动态失速和动态入流,以更精确地计算风轮的动态气动特性。对风力机结构所受外部时变载荷进行了分析,为风力机结构动力响应分析提供了计算基础。为了获得水平轴风力机叶片和塔架在时变载荷作用下的动力响应,把叶片和塔架均简化成变截面悬臂梁,利用二结点梁单元进行离散化建模,在计算出结构所受外部时变载荷的基础上,建立了风力机结构动力学运动方程。通过研究叶片的空气动力阻尼,得到了叶片在不同模态下的阻尼比,集成到叶片结构动力响应计算过程中,以获得更精确的动力响应仿真结果。运用Newmark法和模态叠加原理对风力机叶片和塔架的动力响应进行计算,编制了相应的计算程序。对于叶片,分析了转速、桨距角、方位角和结冰对叶片固有动... 

【文章来源】：汕头大学广东省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

风轮流动的单元流管模型

汕头大学硕士学位论文 第二章 风力机空气动力学基础2.1.2 叶素理论叶素理论将风轮叶片沿展向分成许多叶素[28,29]，假设每个叶素上的流动相互之间没有干扰，即叶素可以看成是二维翼型，其相对速度W 可以分解为垂直于风轮旋转平面的分量 U (1 a)和平行于风轮旋转平面的分量 Ωr (1 + b)，如图 2-2 所示，叶素处的入流角φ 和攻角α 分别为：(1 )arctan(1 )a Ub rφ =+ Ω(2-8)α = φ θ(2-9)式中，θ —叶片在叶素处的几何扭角。

叶片坐标系Fig.4-1Co-ordinatesystemforbladeloadsanddeflections

【参考文献】：
期刊论文
[1]水平轴风力机结构动力响应分析[J]. 刘雄,张宪民,陈严,叶枝全.  太阳能学报. 2009(06)
[2]基于动态入流理论的水平轴风力机动态气动载荷计算模型[J]. 刘雄,张宪民,陈严,叶枝全.  太阳能学报. 2009(04)
[3]基于BEDDOES-LEISHMAN动态失速模型的水平轴风力机动态气动载荷计算方法[J]. 刘雄,张宪民,陈严,叶枝全.  太阳能学报. 2008(12)
[4]大型风力机筒式塔架涡致振动的数值分析[J]. 李德源,刘胜祥,黄小华.  太阳能学报. 2008(11)
[5]风力机结构耦合振动分析[J]. 金鑫,何玉林,杜静,刘桦.  中国机械工程. 2008(01)
[6]风力机旋转叶片动力学方程的Neumann级数解法[J]. 李德源,叶枝全,黄小华.  太阳能学报. 2007(03)
[7]水平轴风力机气动性能计算模型[J]. 刘雄,陈严,叶枝全.  太阳能学报. 2005(06)
[8]风力机旋转叶片的多体动力学数值分析[J]. 李德源,叶枝全,陈严.  太阳能学报. 2005(04)
[9]基于有限元法的风力机塔架结构动态分析[J]. 陆萍,秦惠芳,栾芝云.  机械工程学报. 2002(09)
[10]风力机塔架的结构动力分析[J]. 王永智,陶其斌,周必成.  太阳能学报. 1995(02)

硕士论文
[1]风力机总体设计技术研究及设计软件开发[D]. 申新贺.汕头大学 2008
[2]1.5MW变速恒频风力发电机组气动与结构设计技术[D]. 宋聚众.汕头大学 2007
[3]风力机旋转叶片动力特性及响应分析[D]. 信伟平.汕头大学 2005
[4]变转速风力机整机性能研究及软件开发[D]. 杜明慧.汕头大学 2005



本文编号：3061542