水平軸風(fēng)力機風(fēng)輪氣彈動力學(xué)建模及分析研究.pdf

1、風(fēng)能源是目前最具開發(fā)利用前景一種清潔可再生能源，為了開發(fā)和利用風(fēng)能源，人類發(fā)明風(fēng)力機以實現(xiàn)將風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)換。本文即針對風(fēng)力機風(fēng)輪氣彈動力學(xué)問題進行相關(guān)研究：建立先進的氣彈動力學(xué)分析模型，進行氣彈響應(yīng)及穩(wěn)定性分析。本文主要研究內(nèi)容包括：
　?。?）基于直升機旋翼結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型，利用中等變形梁處理葉片的彈性變形，根據(jù)Green應(yīng)變處理葉片的應(yīng)變-位移關(guān)系，得到應(yīng)變能的表達式；采用5節(jié)點15自由度梁單元模型對風(fēng)力機風(fēng)輪葉片進行有限元離

2、散，推導(dǎo)由葉片彈性變形引起的彈性廣義力及其切線剛度陣；引入Hartenberg-Denavit增廣轉(zhuǎn)換矩陣，用遞推方式得到任意坐標(biāo)系下葉片上質(zhì)點的位置矢量，簡化動能項的計算推導(dǎo)；引入上反坐標(biāo)系方法描述風(fēng)力機葉片的預(yù)彎變形，建立了可考慮預(yù)彎變形的風(fēng)力機葉片結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型。
　?。?）采用廣義動態(tài)尾跡入流模型進行風(fēng)力機風(fēng)輪誘導(dǎo)速度計算，提出一種基于模糊邏輯方法的風(fēng)力機葉片動態(tài)失速模型，計算翼型非定常氣動力，結(jié)合Pierce修正的Lei

3、shman-Beddoes模型，建立了綜合考慮葉片動態(tài)入流以及動態(tài)失速影響的水平軸風(fēng)力機風(fēng)輪葉片的空氣動力學(xué)模型。
　?。?）應(yīng)用Hamilton原理，在慣性系下直接建立了風(fēng)力機葉片動力學(xué)方程，組集應(yīng)變能、動能、空氣動力及重力等產(chǎn)生的虛功，得到基于廣義力形式的葉片非線性動力學(xué)隱式微分方程，利用Newmark數(shù)值積分方法計算葉片氣彈響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)周期解，然后采用Floquet理論進行穩(wěn)定性分析。
　?。?）以美國可再生能源實驗室非