大型风力机柔性叶片非线性气弹模态分析

发布时间：2021-06-30 19:57

　　针对风力机尺寸增大,叶片刚柔耦合和气弹耦合特性增强,研究大型风力机转动柔性叶片弯曲与扭转耦合变形下的气弹模态及其稳定性。为准确描述柔性叶片的非线性变形特性,采用"超级单元"将柔性叶片离散成若干个刚体,并由运动副与力元连接构成多体系统,而后通过牛顿-欧拉方程建立叶片非线性动力学方程;气动模型则采用叶素动量理论结合修正的B-L （Beddoes-Leishman, B-L）动态失速模型,计算非定常气动载荷;然后基于变分原理,线性化叶片结构与气动载荷动力学方程,构建转动叶片的气弹线性化状态方程。最后以NREL 5 MW叶片为研究对象,在确定尖速比下,分析大型柔性叶片转动条件下的气弹复模态,计算叶片气弹频率与气弹阻尼比,分析叶片气动阻尼对颤振的影响,探究大型叶片颤振失稳机理。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(14)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

单个超级单元模型

式中，ρ为空气密度，c为翼型截面弦长，W为相对风速，φ为入流角，β为变桨距角，θ为叶片扭角，α为叶片攻角，见图2。Cdyn=(C L,C D,C M)T，其中LC、DC、MC分别是翼型的升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数，il为刚体i的展向长度。在气动力作用下，叶片将在某稳定变形处来回振动，而叶片振动将改变相对风速W和攻角α，进而改变作用于叶片的气动力，如此反复构成叶片振动与气动载荷的耦合关系，如图3所示。

在气动力作用下，叶片将在某稳定变形处来回振动，而叶片振动将改变相对风速W和攻角α，进而改变作用于叶片的气动力，如此反复构成叶片振动与气动载荷的耦合关系，如图3所示。考虑叶片振动速度对相对风速W和入流角φ的影响，相对风速与攻角的表达式为

【参考文献】：
期刊论文
[1]动态气动载荷和构件振动对风力机气弹特性的影响分析[J]. 李德源,汪显能,莫文威,张湘伟.  机械工程学报. 2016(14)

硕士论文
[1]基于多体模型的水平轴风力机气弹耦合分析[D]. 莫文威.广东工业大学 2013



本文编号：3258393