考慮截面變化及扭轉(zhuǎn)反饋的風(fēng)力機(jī)葉片動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析.pdf

1、首先通過BEM修正模型，分析軸向誘導(dǎo)因子和切向誘導(dǎo)因子在不同風(fēng)速情況下，不同翼型截面處的變化機(jī)理?？紤]大型風(fēng)力機(jī)葉片截面剛度、線密度非均勻變化，以及柔性扭轉(zhuǎn)變形對(duì)攻角的影響作用。隨之在動(dòng)態(tài)入流模型下對(duì)誘導(dǎo)因子、升阻力系數(shù)、動(dòng)態(tài)氣動(dòng)荷載進(jìn)行分析計(jì)算，建立適合風(fēng)機(jī)葉片動(dòng)態(tài)響應(yīng)的荷載模型。分別分析葉片在不考慮截面變化和扭轉(zhuǎn)反饋的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、只考慮截面變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、只考慮柔性扭轉(zhuǎn)反饋的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，以及同時(shí)考慮截面均勻變化和扭轉(zhuǎn)變形反饋的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

2、運(yùn)用MATLAB進(jìn)行編程，對(duì)NREL5MW風(fēng)力機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)因子和結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)計(jì)算。對(duì)模擬出的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的計(jì)算結(jié)果對(duì)比并分析。說明考慮葉片截面變化的必要性和準(zhǔn)確性。主要做了以下方面的工作:
　　(1)在經(jīng)典葉素動(dòng)量理論修正模型的基礎(chǔ)上，迭代求解出在動(dòng)態(tài)風(fēng)速變化過程中誘導(dǎo)因子的漸變機(jī)理，運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行編程，對(duì)NREL5MW大型風(fēng)力機(jī)葉片各個(gè)翼型截面進(jìn)行動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)因子計(jì)算，建立起誘導(dǎo)因子的動(dòng)態(tài)描述，對(duì)其進(jìn)行修正，得到適合柔性葉片

3、翼型的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)模型及分析方法。
　　(2)確定風(fēng)力機(jī)葉片的有限元梁分析模型，通過模態(tài)計(jì)算方法，分別求解葉片在額定風(fēng)速和轉(zhuǎn)速時(shí)的穩(wěn)態(tài)模型下，采用17個(gè)、34個(gè)、68個(gè)單元數(shù)計(jì)算與采用考慮截面剛度和密度非均勻變化、及根據(jù)給點(diǎn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)采用風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)軟件GH-bladed的固有頻率變化和振型變化的特點(diǎn)對(duì)比分析。揭示在建立模態(tài)質(zhì)量矩陣和模態(tài)剛度矩陣考慮截面變化的準(zhǔn)確性和必要性。
　　(3)確定大型風(fēng)力機(jī)葉片的荷載模型，考慮動(dòng)態(tài)翼型的繞

4、流物理特性，對(duì)半經(jīng)驗(yàn)下的Lcshman模型進(jìn)行修正，較好的預(yù)測(cè)出翼型的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)特性，用于在湍流風(fēng)況下的葉片動(dòng)態(tài)氣動(dòng)荷載進(jìn)行分析計(jì)算，得出適合于風(fēng)機(jī)葉片動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析的荷載模型。
　　(4)確定大型水平軸風(fēng)機(jī)柔性葉片結(jié)構(gòu)反饋模型，葉片發(fā)生的扭轉(zhuǎn)變形會(huì)引起翼型截面的攻角的變化，進(jìn)而直接影響葉片受到的氣動(dòng)荷載。在給定的湍流風(fēng)速模型下，分別就既不考慮截面變化，也不考慮扭轉(zhuǎn)變形反饋；只考慮截面變化，但不考慮扭轉(zhuǎn)變形反饋；不考慮截面變化，只考慮