水平軸風(fēng)力機(jī)彎扭耦合模態(tài)的顫振研究.pdf

1、單機(jī)大型化是現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的必然方向。而風(fēng)電機(jī)組單機(jī)大型化使葉片的柔性無(wú)法忽略。隨著葉片結(jié)構(gòu)柔性加大特別是葉片扭轉(zhuǎn)頻率降低,將使得臨界顫振速度隨之降低,增加顫振發(fā)生的概率。而顫振一旦發(fā)生危害極大,可在幾秒內(nèi)導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞。顫振是兩個(gè)自由度之間耦合作用的結(jié)果,一個(gè)揮舞自由度和一個(gè)扭轉(zhuǎn)自由度。本文依托廣東省自然科學(xué)基金“大型風(fēng)力機(jī)柔性葉片的氣動(dòng)彈性問(wèn)題研究”,基于頻率重合理論及特征值理論,通過(guò)建立和求解顫振運(yùn)動(dòng)方程,重點(diǎn)分析了不

2、同氣動(dòng)力作用下,不同葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)臨界顫振速度的影響;詳細(xì)闡述了顫振發(fā)生的內(nèi)在機(jī)理及穩(wěn)定性判據(jù);并提出了預(yù)防顫振的措施及對(duì)該措施的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。論文的研究結(jié)果與M.H.Hansen等人的研究結(jié)果取得了良好的一致性,證明了本文研究結(jié)果的正確性。論文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　顫振機(jī)理研究。本文以葉片中任一展向單位長(zhǎng)度的二元葉段作為研究對(duì)象,基于準(zhǔn)定常氣動(dòng)理論,由D’Alembert原理的直接平衡法建立揮舞彎曲和扭轉(zhuǎn)兩自由度

3、的運(yùn)動(dòng)方程,分析顫振發(fā)生的內(nèi)在機(jī)理。
　　臨界顫振速度的影響因素研究?；陬l率重合理論和特征值理論,分別分析了定常空氣動(dòng)力和準(zhǔn)定?？諝鈩?dòng)力作用下顫振臨界速度的變化,并且研究了葉段的質(zhì)量分布、剛度分布及弦長(zhǎng)等結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)臨界顫振速度的影響。
　　顫振分析中氣動(dòng)阻尼的變化及顫振形態(tài)研究?；跍?zhǔn)定常氣動(dòng)力模型,運(yùn)用特征值分析方法,研究顫振發(fā)生過(guò)程中扭轉(zhuǎn)和揮舞方向氣動(dòng)阻尼的變化。
　　葉片模態(tài)分析。運(yùn)用結(jié)構(gòu)建模軟件Pro/E