水平軸風力機彎扭耦合模態(tài)的顫振研究.pdf

1、單機大型化是現(xiàn)代風電機組發(fā)展的必然方向。而風電機組單機大型化使葉片的柔性無法忽略。隨著葉片結(jié)構(gòu)柔性加大特別是葉片扭轉(zhuǎn)頻率降低,將使得臨界顫振速度隨之降低,增加顫振發(fā)生的概率。而顫振一旦發(fā)生危害極大,可在幾秒內(nèi)導致風力機機械結(jié)構(gòu)的損壞。顫振是兩個自由度之間耦合作用的結(jié)果,一個揮舞自由度和一個扭轉(zhuǎn)自由度。本文依托廣東省自然科學基金“大型風力機柔性葉片的氣動彈性問題研究”,基于頻率重合理論及特征值理論,通過建立和求解顫振運動方程,重點分析了不

2、同氣動力作用下,不同葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)對臨界顫振速度的影響;詳細闡述了顫振發(fā)生的內(nèi)在機理及穩(wěn)定性判據(jù);并提出了預(yù)防顫振的措施及對該措施的可行性進行了驗證。論文的研究結(jié)果與M.H.Hansen等人的研究結(jié)果取得了良好的一致性,證明了本文研究結(jié)果的正確性。論文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容:
　　顫振機理研究。本文以葉片中任一展向單位長度的二元葉段作為研究對象,基于準定常氣動理論,由D’Alembert原理的直接平衡法建立揮舞彎曲和扭轉(zhuǎn)兩自由度

3、的運動方程,分析顫振發(fā)生的內(nèi)在機理。
　　臨界顫振速度的影響因素研究?；陬l率重合理論和特征值理論,分別分析了定?？諝鈩恿蜏识ǔ？諝鈩恿ψ饔孟骂澱衽R界速度的變化,并且研究了葉段的質(zhì)量分布、剛度分布及弦長等結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對臨界顫振速度的影響。
　　顫振分析中氣動阻尼的變化及顫振形態(tài)研究。基于準定常氣動力模型,運用特征值分析方法,研究顫振發(fā)生過程中扭轉(zhuǎn)和揮舞方向氣動阻尼的變化。
　　葉片模態(tài)分析。運用結(jié)構(gòu)建模軟件Pro/E