風力機柔性葉片模態(tài)氣動阻尼分析方法研究.pdf

1、隨著風力機技術(shù)的不斷發(fā)展，單機大型化是風力機技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，然而單機大型化使得葉片柔性顯著增加,在運轉(zhuǎn)過程中柔性葉片會受到氣動力、慣性力、彈性力等載荷的作用，多種載荷之間相互耦合，使葉片振動越來越劇烈，造成振動失穩(wěn)，即所謂風力機的氣彈失穩(wěn)問題。目前，風力機葉片的氣彈穩(wěn)定性一直是風電技術(shù)領(lǐng)域研究備受關(guān)注的熱點問題。其中，分析其在特定工況下的模態(tài)氣動阻尼特性是目前的研究熱點之一。本文在研究柔性葉片氣彈時域響應(yīng)特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合葉片模態(tài)參

2、數(shù)識別方法，分別對大型風力機葉片在某穩(wěn)態(tài)風速和隨機紊流風況下的模態(tài)氣動阻尼分析方法進行了研究。
　　風力機葉片的阻尼包括結(jié)構(gòu)阻尼和氣動阻尼，即所謂的氣彈阻尼。結(jié)構(gòu)阻尼與葉片的結(jié)構(gòu)與材料特性有關(guān)，而氣動阻尼指氣流作用于葉片并和葉片振動速率成正比，與振動速度相關(guān)的項。模態(tài)氣動阻尼是指葉片各階主振動模態(tài)對應(yīng)的氣動阻尼。在葉片運轉(zhuǎn)過程中，如果模態(tài)氣動阻尼為負值，意味著在振動過程中氣動力對振動做正功，會加劇葉片的振動，進而造成葉片失穩(wěn)。

3、r>　　本文采用多體動力學理論和混合多體系統(tǒng)建模方法，并結(jié)合經(jīng)過修正的葉素動量理論，建立柔性風力機葉片氣彈耦合方程，并研究其數(shù)值求解方法。在求解氣彈耦合方程得出葉片在某運行工況下的氣彈響應(yīng)基礎(chǔ)上，結(jié)合柔性葉片振動模態(tài)參數(shù)包括模態(tài)頻率、模態(tài)向量和模態(tài)質(zhì)量等物理量的識別，對穩(wěn)態(tài)風速模態(tài)氣動阻尼采用振動能量損失法，即計算氣動力在葉片振動周期內(nèi)所做的功，導(dǎo)出了葉片模態(tài)氣動阻尼比計算式，建立了葉片揮舞、擺振各階模態(tài)氣動阻尼比數(shù)值分析流程。對隨機風