大型風力機葉片結構動態(tài)響應及穩(wěn)定性分析.pdf

1、葉片是風電機組的關鍵部件，其結構性能的優(yōu)劣對風電機組的良好運行起著至關重要的作用，而建立合理的葉片結構動力學模型是其結構動態(tài)響應分析和優(yōu)化設計的前提。因此，在閱讀大量國內外文獻的基礎上，針對目前建模過程中忽略剪切變形的問題，本研究以剛性輪轂和旋轉葉片組成的子系統(tǒng)為研究對象，采用將輪轂假設為剛性圓盤、葉片假設為柔性懸臂梁的簡化方法，對子系統(tǒng)的動力學建模方法、結構動態(tài)響應及穩(wěn)定性問題開展的研究工作內容與取得的研究結論情況如下：
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2、1)建立了旋轉葉片子系統(tǒng)的動力學模型。在考慮葉片的旋轉運動與彈性變形間的耦合以及離心力作用的基礎上，計入剪切變形引起的附加位移的影響，運用Hamilton原理建立旋轉葉片子系統(tǒng)的動力學模型。針對動力學方程求解困難的問題，運用有限元方法中修正的歐拉梁理論模型，建立葉片的離散動力學方程。
　　(2)分析了葉片的結構動態(tài)特性?；?Newmark數值數值積分法在 matlab軟件中編制程序，求解旋轉葉片的剛柔耦合動力學方程，探討剪切變形

3、引起的附加位移、葉片的旋轉運動與彈性變形的耦合及離心力對葉片結構動態(tài)特性的影響。以河西地區(qū)某風場1.2MW風電機組為例，仿真其在湍流風場下的運行狀況，獲得其動態(tài)響應規(guī)律。結果表明：葉片的剛柔耦合作用和橫向剪切應變對其結構動態(tài)特性都有較大影響，前者導致葉片的固有頻率增大，后者則使得葉片的固有頻率減小；在時變載荷作用下，考慮剪切變形影響時得到的葉片振動幅值比不考慮剪切變形影響時會平均增大7.5％。
　　(3)研究了葉片在極端工況下的穩(wěn)

4、定性問題。通過 b lade軟件計算葉片的極限載荷，運用葉片國家標準，采用數據擬合的方式求得葉片的分布力載荷，并且在a nsys軟件中以此為計算載荷施加在葉片的有限元模型上，分析計算葉片的失穩(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，凹凸個數也逐漸增多。
　　研究所得結論為葉片的優(yōu)化設計和結構校核提供參考，但是在建模過程中只考慮了結構阻尼，忽略了氣動阻尼的影響，動