考慮截面變化及扭轉(zhuǎn)反饋的風(fēng)力機葉片動態(tài)響應(yīng)分析.pdf

1、首先通過BEM修正模型，分析軸向誘導(dǎo)因子和切向誘導(dǎo)因子在不同風(fēng)速情況下，不同翼型截面處的變化機理。考慮大型風(fēng)力機葉片截面剛度、線密度非均勻變化，以及柔性扭轉(zhuǎn)變形對攻角的影響作用。隨之在動態(tài)入流模型下對誘導(dǎo)因子、升阻力系數(shù)、動態(tài)氣動荷載進行分析計算，建立適合風(fēng)機葉片動態(tài)響應(yīng)的荷載模型。分別分析葉片在不考慮截面變化和扭轉(zhuǎn)反饋的動態(tài)響應(yīng)、只考慮截面變化的動態(tài)響應(yīng)、只考慮柔性扭轉(zhuǎn)反饋的動態(tài)響應(yīng)，以及同時考慮截面均勻變化和扭轉(zhuǎn)變形反饋的動態(tài)響應(yīng)。

2、運用MATLAB進行編程，對NREL5MW風(fēng)力機進行動態(tài)誘導(dǎo)因子和結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)計算。對模擬出的動態(tài)響應(yīng)的計算結(jié)果對比并分析。說明考慮葉片截面變化的必要性和準(zhǔn)確性。主要做了以下方面的工作:
　　(1)在經(jīng)典葉素動量理論修正模型的基礎(chǔ)上，迭代求解出在動態(tài)風(fēng)速變化過程中誘導(dǎo)因子的漸變機理，運用MATLAB軟件進行編程，對NREL5MW大型風(fēng)力機葉片各個翼型截面進行動態(tài)誘導(dǎo)因子計算，建立起誘導(dǎo)因子的動態(tài)描述，對其進行修正，得到適合柔性葉片

3、翼型的動態(tài)氣動模型及分析方法。
　　(2)確定風(fēng)力機葉片的有限元梁分析模型，通過模態(tài)計算方法，分別求解葉片在額定風(fēng)速和轉(zhuǎn)速時的穩(wěn)態(tài)模型下，采用17個、34個、68個單元數(shù)計算與采用考慮截面剛度和密度非均勻變化、及根據(jù)給點的結(jié)構(gòu)參數(shù)采用風(fēng)機設(shè)計軟件GH-bladed的固有頻率變化和振型變化的特點對比分析。揭示在建立模態(tài)質(zhì)量矩陣和模態(tài)剛度矩陣考慮截面變化的準(zhǔn)確性和必要性。
　　(3)確定大型風(fēng)力機葉片的荷載模型，考慮動態(tài)翼型的繞

4、流物理特性，對半經(jīng)驗下的Lcshman模型進行修正，較好的預(yù)測出翼型的動態(tài)氣動特性，用于在湍流風(fēng)況下的葉片動態(tài)氣動荷載進行分析計算，得出適合于風(fēng)機葉片動態(tài)響應(yīng)分析的荷載模型。
　　(4)確定大型水平軸風(fēng)機柔性葉片結(jié)構(gòu)反饋模型，葉片發(fā)生的扭轉(zhuǎn)變形會引起翼型截面的攻角的變化，進而直接影響葉片受到的氣動荷載。在給定的湍流風(fēng)速模型下，分別就既不考慮截面變化，也不考慮扭轉(zhuǎn)變形反饋；只考慮截面變化，但不考慮扭轉(zhuǎn)變形反饋；不考慮截面變化，只考慮