大型水平軸風(fēng)力機(jī)氣彈阻尼分析.pdf

1、大型水平軸風(fēng)力機(jī)的氣彈阻尼分析一直是風(fēng)力機(jī)領(lǐng)域的重要研究課題。風(fēng)力機(jī)正朝著更大更柔的方向發(fā)展，由于風(fēng)力機(jī)構(gòu)件的柔性變形與時(shí)變氣動(dòng)載荷的耦合作用對風(fēng)力機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，葉片的氣彈阻尼是影響風(fēng)力機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性的最重要因素之一，因此風(fēng)力機(jī)的氣彈阻尼分析受到了國內(nèi)外研究者們的重視。本文基于現(xiàn)代計(jì)算多體動(dòng)力學(xué)建模方法，建立了風(fēng)力機(jī)整機(jī)與單葉片的動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)與單葉片的脈沖響應(yīng)分析。結(jié)合葉片氣動(dòng)載荷模型，得到了葉片在定風(fēng)速及紊流風(fēng)速作

2、用下的氣彈耦合響應(yīng)。通過對時(shí)域響應(yīng)進(jìn)行離散傅里葉變換，得出脈沖響應(yīng)與氣彈耦合響應(yīng)的幅頻特性，然后基于半功率帶寬法得出葉片與塔架的結(jié)構(gòu)阻尼及葉片的氣彈阻尼。研究內(nèi)容與結(jié)果具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　以美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)發(fā)布的5兆瓦近海水平軸風(fēng)力機(jī)為研究對象，采用能反映彈性變形的“超級(jí)單元”將柔性葉片與塔架離散為有限個(gè)體。基于計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，采用混合多體系統(tǒng)建模方法得到風(fēng)力機(jī)的多體系統(tǒng)模型，并導(dǎo)出了整機(jī)系

3、統(tǒng)與單葉片的動(dòng)力學(xué)方程，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)系統(tǒng)與單葉片的脈沖響應(yīng)分析，再對時(shí)域響應(yīng)及脈沖載荷進(jìn)行離散傅里葉變換得到系統(tǒng)的幅頻特性，基于半功率帶寬法對幅頻特性進(jìn)行分析得出葉片與整機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)阻尼比。再結(jié)合氣動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)了葉片的氣彈耦合仿真，對葉片的時(shí)域響應(yīng)進(jìn)行傅里葉變換得到系統(tǒng)的幅頻特性，再基于半功率帶寬法對葉片的幅頻特性進(jìn)行分析得出葉片的氣彈阻尼比。
　　采用MATLAB編寫了通用的動(dòng)力學(xué)仿真程序，對建立多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行數(shù)值求解。