水平軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析.pdf

1、由于自然界的風(fēng)在時(shí)間和空間上的多變性，現(xiàn)代大型水平軸風(fēng)力機(jī)的柔性部件—葉片和塔架經(jīng)常承受較大振動和變形，這不僅會引起結(jié)構(gòu)的附加應(yīng)力，影響其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還會對葉片自身的氣動性能產(chǎn)生影響。氣動與結(jié)構(gòu)相互作用，還會形成復(fù)雜的流固耦合過程。
　　 因此精確預(yù)測風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)在時(shí)變載荷作用下的動力響應(yīng)，具有重要的工程實(shí)際意義。
　　 本文首先對風(fēng)力機(jī)葉片的空氣動力特性進(jìn)行了分析，闡述了葉素—動量理論及其各種修正方法，同時(shí)分析了動態(tài)失速和

2、動態(tài)入流，以更精確地計(jì)算風(fēng)輪的動態(tài)氣動特性。對風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)所受外部時(shí)變載荷進(jìn)行了分析，為風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析提供了計(jì)算基礎(chǔ)。
　　 為了獲得水平軸風(fēng)力機(jī)葉片和塔架在時(shí)變載荷作用下的動力響應(yīng)，把葉片和塔架均簡化成變截面懸臂梁，利用二結(jié)點(diǎn)梁單元進(jìn)行離散化建模，在計(jì)算出結(jié)構(gòu)所受外部時(shí)變載荷的基礎(chǔ)上，建立了風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)運(yùn)動方程。通過研究葉片的空氣動力阻尼，得到了葉片在不同模態(tài)下的阻尼比，集成到葉片結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)計(jì)算過程中，以獲得更精確

3、的動力響應(yīng)仿真結(jié)果。運(yùn)用Newmark 法和模態(tài)疊加原理對風(fēng)力機(jī)葉片和塔架的動力響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。
　　 對于葉片，分析了轉(zhuǎn)速、槳距角、方位角和結(jié)冰對葉片固有動力特性的影響，并考慮了由于葉片旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心剛化作用和氣動阻尼作用對葉片動力響應(yīng)的影響；對于塔架，考慮了塔頂風(fēng)輪和機(jī)艙作為質(zhì)點(diǎn)與塔架耦合后的塔架固有動力特性，并考慮了來自風(fēng)輪的氣動阻尼對塔架動力響應(yīng)的影響。
　　 以1.0 MW 水平軸風(fēng)力機(jī)為