大型風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)及穩(wěn)定性分析.pdf

1、葉片是風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)劣對風(fēng)電機(jī)組的良好運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，而建立合理的葉片結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型是其結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)分析和優(yōu)化設(shè)計的前提。因此，在閱讀大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對目前建模過程中忽略剪切變形的問題，本研究以剛性輪轂和旋轉(zhuǎn)葉片組成的子系統(tǒng)為研究對象，采用將輪轂假設(shè)為剛性圓盤、葉片假設(shè)為柔性懸臂梁的簡化方法，對子系統(tǒng)的動力學(xué)建模方法、結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)及穩(wěn)定性問題開展的研究工作內(nèi)容與取得的研究結(jié)論情況如下：
　　(

2、1)建立了旋轉(zhuǎn)葉片子系統(tǒng)的動力學(xué)模型。在考慮葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與彈性變形間的耦合以及離心力作用的基礎(chǔ)上，計入剪切變形引起的附加位移的影響，運(yùn)用Hamilton原理建立旋轉(zhuǎn)葉片子系統(tǒng)的動力學(xué)模型。針對動力學(xué)方程求解困難的問題，運(yùn)用有限元方法中修正的歐拉梁理論模型，建立葉片的離散動力學(xué)方程。
　　(2)分析了葉片的結(jié)構(gòu)動態(tài)特性。基于 Newmark數(shù)值數(shù)值積分法在 matlab軟件中編制程序，求解旋轉(zhuǎn)葉片的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)方程，探討剪切變形

3、引起的附加位移、葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與彈性變形的耦合及離心力對葉片結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的影響。以河西地區(qū)某風(fēng)場1.2MW風(fēng)電機(jī)組為例，仿真其在湍流風(fēng)場下的運(yùn)行狀況，獲得其動態(tài)響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明：葉片的剛?cè)狁詈献饔煤蜋M向剪切應(yīng)變對其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性都有較大影響，前者導(dǎo)致葉片的固有頻率增大，后者則使得葉片的固有頻率減??；在時變載荷作用下，考慮剪切變形影響時得到的葉片振動幅值比不考慮剪切變形影響時會平均增大7.5％。
　　(3)研究了葉片在極端工況下的穩(wěn)

4、定性問題。通過 b lade軟件計算葉片的極限載荷，運(yùn)用葉片國家標(biāo)準(zhǔn)，采用數(shù)據(jù)擬合的方式求得葉片的分布力載荷，并且在a nsys軟件中以此為計算載荷施加在葉片的有限元模型上，分析計算葉片的失穩(wěn)因子和屈曲模態(tài)。分析表明：在葉根以及距離葉根15 m處葉片容易發(fā)生失穩(wěn)，失穩(wěn)形態(tài)多為凹凸，并且隨著載荷的增加，凹凸個數(shù)也逐漸增多。
　　研究所得結(jié)論為葉片的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)校核提供參考，但是在建模過程中只考慮了結(jié)構(gòu)阻尼，忽略了氣動阻尼的影響，動