水平軸風力機風輪氣彈動力學建模及分析研究.pdf

1、風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)和利用風能源，人類發(fā)明風力機以實現(xiàn)將風能向電能的轉(zhuǎn)換。本文即針對風力機風輪氣彈動力學問題進行相關(guān)研究：建立先進的氣彈動力學分析模型，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力機風輪葉片進行有限元離

2、散，推導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系下葉片上質(zhì)點的位置矢量，簡化動能項的計算推導；引入上反坐標系方法描述風力機葉片的預(yù)彎變形，建立了可考慮預(yù)彎變形的風力機葉片結(jié)構(gòu)動力學模型。
　　（2）采用廣義動態(tài)尾跡入流模型進行風力機風輪誘導速度計算，提出一種基于模糊邏輯方法的風力機葉片動態(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力機風輪葉片的空氣動力學模型。
　　（3）應(yīng)用Hamilton原理，在慣性系下直接建立了風力機葉片動力學方程，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。
　　（4）以美國可再生能源實驗室非