大型水平軸風(fēng)力機氣彈阻尼分析.pdf

1、大型水平軸風(fēng)力機的氣彈阻尼分析一直是風(fēng)力機領(lǐng)域的重要研究課題。風(fēng)力機正朝著更大更柔的方向發(fā)展，由于風(fēng)力機構(gòu)件的柔性變形與時變氣動載荷的耦合作用對風(fēng)力機運行穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，葉片的氣彈阻尼是影響風(fēng)力機運行穩(wěn)定性的最重要因素之一，因此風(fēng)力機的氣彈阻尼分析受到了國內(nèi)外研究者們的重視。本文基于現(xiàn)代計算多體動力學(xué)建模方法，建立了風(fēng)力機整機與單葉片的動力學(xué)模型，實現(xiàn)了整機與單葉片的脈沖響應(yīng)分析。結(jié)合葉片氣動載荷模型，得到了葉片在定風(fēng)速及紊流風(fēng)速作

2、用下的氣彈耦合響應(yīng)。通過對時域響應(yīng)進行離散傅里葉變換，得出脈沖響應(yīng)與氣彈耦合響應(yīng)的幅頻特性，然后基于半功率帶寬法得出葉片與塔架的結(jié)構(gòu)阻尼及葉片的氣彈阻尼。研究內(nèi)容與結(jié)果具有重要的理論意義和實用價值。
　　以美國可再生能源實驗室(NREL)發(fā)布的5兆瓦近海水平軸風(fēng)力機為研究對象，采用能反映彈性變形的“超級單元”將柔性葉片與塔架離散為有限個體。基于計算多體系統(tǒng)動力學(xué)理論，采用混合多體系統(tǒng)建模方法得到風(fēng)力機的多體系統(tǒng)模型，并導(dǎo)出了整機系

3、統(tǒng)與單葉片的動力學(xué)方程，實現(xiàn)了整機系統(tǒng)與單葉片的脈沖響應(yīng)分析，再對時域響應(yīng)及脈沖載荷進行離散傅里葉變換得到系統(tǒng)的幅頻特性，基于半功率帶寬法對幅頻特性進行分析得出葉片與整機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)阻尼比。再結(jié)合氣動模塊，實現(xiàn)了葉片的氣彈耦合仿真，對葉片的時域響應(yīng)進行傅里葉變換得到系統(tǒng)的幅頻特性，再基于半功率帶寬法對葉片的幅頻特性進行分析得出葉片的氣彈阻尼比。
　　采用MATLAB編寫了通用的動力學(xué)仿真程序，對建立多體系統(tǒng)的動力學(xué)方程進行數(shù)值求解。