大型水平轴风力机伞形风轮的静动态特性分析与结构仿生研究

发布时间：2021-12-29 13:27

　　近年来,风力发电成为绿色新能源发展的主流。大型风力机是一个复杂的柔性多体系统,系统各部件的相互耦合作用和动力学特性已成为学者研究的热点。当前,通过主动或被动控制叶片桨距角以增加或减小迎风面的技术已经趋于成熟,而桨叶长度的主动或被动控制则鲜有人关注。本文对“桨叶长度控制”的伞形风力机的静动态性能进行了分析与研究,并对借鉴植物柔性系统“避风”特性进行结构仿生设计作了初步的探索。在对基于“弹性铰链法”的伞形风力机系统结构动力学理论研究的基础上,采用解析法和实例验证相结合的方法,对转子/塔架系统的挥舞与俯仰稳定性进行了分析。结果表明:有阻尼与无阻尼相比,系统的耦合区增大,系统的振动减缓,但未引起失稳。随后,建立了1.5MW的伞形风力机的有限元模型,分析了输出功率的影响因素和特性曲线,并对其静动态特性进行了研究。静态结果表明:伞形风力机在重力、离心载荷、风压及其组合力工况的作用下,风力机叶片、铰链和塔架各个部件的强度和刚度都在许用范围之内;稳定性分析表明:塔架为柔塔,在正常工作转速下风力机能够安全、稳定运转,从影响系统稳定性的主要因素上来看,在满足强度的条件下,通过减小塔架顶段的半径和厚度增加了... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

伞形风轮结构示意图

风轮叶片离心力与轴向推力的关系曲线

不同形式的铰链连接

【参考文献】：
期刊论文
[1]大型水平轴风力机多体系统的动力学分析与仿生设计[J]. 刘旺玉,张勇,陈龙.  华南理工大学学报(自然科学版). 2011(04)
[2]风力机柔性叶片的仿生设计与性能[J]. 刘旺玉,张鑫,刘希凤,龚佳兴.  机械设计. 2010(05)
[3]风力机叶片动态性能与仿生特性研究[J]. 龚佳兴,刘旺玉,张鑫,刘希凤.  太阳能学报. 2010(01)
[4]An experimental study on self-output-control characteristics of micro downwind rotor with coning soft blades[J]. EGUCHI Hidenori,YOSHIDA Kouichi,NISHI Michihiro.  Science China（Technological Sciences）. 2010(01)
[5]植物叶片中轴图式与力学自适应性的关系（Ⅱ）——不同向量角的叶脉结构和叶片拓扑图[J]. 刘旺玉,龚佳兴,侯文峰.  华南理工大学学报(自然科学版). 2009(08)
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硕士论文
[1]植物叶片拓扑结构与其力学性能关系研究[D]. 刘希凤.华南理工大学 2010
[2]基于弯扭耦合的仿生自适应风力机叶片的设计与评估[D]. 龚佳兴.华南理工大学 2010
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[4]基于有限元法的水平轴风力机塔架动态响应与优化问题研究[D]. 吕钢.兰州理工大学 2009
[5]水平轴风力机叶片多目标优化设计及结构动力学分析[D]. 韩新月.汕头大学 2008
[6]兆瓦级风力发电机组的动力学分析[D]. 张晨晨.沈阳工业大学 2007
[7]大型风力发电机组的动力学特性计算分析[D]. 李声艳.天津工业大学 2007
[8]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



本文编号：3556217