大型風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及穩(wěn)定性分析.pdf

1、葉片是風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)劣對(duì)風(fēng)電機(jī)組的良好運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，而建立合理的葉片結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型是其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提。因此，在閱讀大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前建模過(guò)程中忽略剪切變形的問(wèn)題，本研究以剛性輪轂和旋轉(zhuǎn)葉片組成的子系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用將輪轂假設(shè)為剛性圓盤、葉片假設(shè)為柔性懸臂梁的簡(jiǎn)化方法，對(duì)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模方法、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及穩(wěn)定性問(wèn)題開展的研究工作內(nèi)容與取得的研究結(jié)論情況如下：
　　(

2、1)建立了旋轉(zhuǎn)葉片子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。在考慮葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與彈性變形間的耦合以及離心力作用的基礎(chǔ)上，計(jì)入剪切變形引起的附加位移的影響，運(yùn)用Hamilton原理建立旋轉(zhuǎn)葉片子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。針對(duì)動(dòng)力學(xué)方程求解困難的問(wèn)題，運(yùn)用有限元方法中修正的歐拉梁理論模型，建立葉片的離散動(dòng)力學(xué)方程。
　　(2)分析了葉片的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性?；?Newmark數(shù)值數(shù)值積分法在 matlab軟件中編制程序，求解旋轉(zhuǎn)葉片的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)方程，探討剪切變形

3、引起的附加位移、葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與彈性變形的耦合及離心力對(duì)葉片結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的影響。以河西地區(qū)某風(fēng)場(chǎng)1.2MW風(fēng)電機(jī)組為例，仿真其在湍流風(fēng)場(chǎng)下的運(yùn)行狀況，獲得其動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明：葉片的剛?cè)狁詈献饔煤蜋M向剪切應(yīng)變對(duì)其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性都有較大影響，前者導(dǎo)致葉片的固有頻率增大，后者則使得葉片的固有頻率減?。辉跁r(shí)變載荷作用下，考慮剪切變形影響時(shí)得到的葉片振動(dòng)幅值比不考慮剪切變形影響時(shí)會(huì)平均增大7.5％。
　　(3)研究了葉片在極端工況下的穩(wěn)

4、定性問(wèn)題。通過(guò) b lade軟件計(jì)算葉片的極限載荷，運(yùn)用葉片國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用數(shù)據(jù)擬合的方式求得葉片的分布力載荷，并且在a nsys軟件中以此為計(jì)算載荷施加在葉片的有限元模型上，分析計(jì)算葉片的失穩(wěn)因子和屈曲模態(tài)。分析表明：在葉根以及距離葉根15 m處葉片容易發(fā)生失穩(wěn)，失穩(wěn)形態(tài)多為凹凸，并且隨著載荷的增加，凹凸個(gè)數(shù)也逐漸增多。
　　研究所得結(jié)論為葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)校核提供參考，但是在建模過(guò)程中只考慮了結(jié)構(gòu)阻尼，忽略了氣動(dòng)阻尼的影響，動(dòng)