用频响函数曲线拟合法识别壳体模态参数

叶片工作在大气湍流随机变化的恶劣环境中，具有曲线边界，自振频率的求解是对其进行动态设计的需要，大部分叶片工作中常常先于整机破坏而导致整个设备停止运行，其振动参数的识别对其设计制造具有指导意义，通过对风力机叶片进行动态测试，由频率分析的单模态曲线拟合方法及复峰值曲线拟合方法方得到了叶片的前八阶振型曲线图，二者结果比较一致，并找出了结构的薄弱问题，试验结果表明，此叶片一阶频率小于该叶片在额定转速下的三倍转速频率，这可能是该叶片容易失效的原因之一，对风力机叶片的结构动力修改及结构动态优化设计提出了参考意见，为叶片动态设计打下了基础。     

极端运行阵风下后掠型风力机叶片的气动特性研究

基于多体系统动力学和升力线气动模型,考虑柔性后掠叶片动态失速和气动弹性耦合问题,建立了风力机气弹耦合模型,研究极端运行阵风及阵风作用时间对某5 MW后掠风力机叶片气动性能的影响。结果表明：极端运行阵风对叶根挥舞力矩、功率、攻角、升力系数和轴向推力等气动特性具有较大影响。研究工作对风力机的结构优化设计和疲劳寿命设计具有重要作用。     

垂直轴风力机中马格纳斯效应力最大化与叶片转速的研究

在基于马格纳斯力驱动的垂直轴风力机理论研究的基础上,研究了风场中旋转柱形叶片所能够获取最大马格纳斯力的方法. 从最大风能利用率和最低能耗角度出发,把叶片在风力机中所处动态方位角与叶片的合理旋转速度联系起来,提出了旋转叶片的最大功率跟随的叶片转速控制问题并进行系统研究,为马格纳斯力驱动的垂直轴风力机的控制和实际应用提供理论基础.     

考虑气动弹性的风力机叶片外形优化设计

针对气动弹性对风力机性能的影响,引入叶片受载时的扭转角,建立了考虑气动弹性的风力机空气动力学模型。在此基础上,提出了以额定风速下风能利用系数为目标的优化模型,优化模型中将叶片的弦长和扭角分布作为设计变量,并考虑了气动弹性对风力机叶片性能的影响,以850 k W风力机叶片作为参考叶片,运用改进的遗传算法对其进行优化设计,结果表明:相比参考叶片,优化后的叶片的最大风能利用系数得到提高,同时,在叶片质量减小的前提下,风力机的输出功率得到提高,最高达23 k W。该设计方法为设计出高性能低成本的风力机叶片提供了理论依据。     

基于不同厚度兆瓦级风力机叶片动态特性研究

针对基于风能成本得到兆瓦级风力机不同厚度叶片的动态特性问题,考虑离心动力刚化、风剪切耦合影响,利用ANSYS软件对三种叶片模型进行动态特性分析.比较不同厚度叶片在常运行风速U0=10m/s时的动态响应情况.研究表明,离心动力刚化对不同厚度叶片固有频率产生较大影响;在低阶情况下,随着叶片厚度增加,其同阶固有频率增加;不同厚度叶片在同阶固有频率附近处位移响应振幅不同.风力机叶片动态特性的研究为工程人员合理设计不同厚度的叶片结构提供了一定的理论依据.     

风力机设计软件WTD1．0气动设计性能分析

为了研究分析风力发电机设计软件WTD1．0（一套基于考虑了流动三维气动效应数学模型的设计软件）的性能,选取一实际的风力机为计算模型。对WTD在叶轮功率计算、叶片的安装角分布、风轮的转速、叶片翼型弦长分布、叶片扭转角分布设计等方面的功能进行了计算分析,并对WTD在叶轮的启动力矩、多叶片（叶片数超过6片）叶轮的气动计算和设计的功能等进行了分析研究。通过计算分析,发现设计软件WTD1．0在叶轮功率计算、叶轮结构尺寸设计、叶轮启动力矩计算及多叶片叶轮计算设计方面均有较好的表现,并能正确地反映风力机叶轮的气动理论,在一定程度上提高了风力发电机的气动设计水平。     

10MW风力机叶片设计与动力特性

为了研究大型风力机叶片在静止和转动状态下的振动模态及其变化特点,通过叶素动量理论和复合材料的叶片设计方法完成了10 MW风力机叶片的设计.基于多体系统动力学理论和超级单元模型,结合动力学分析软件ADAMS对静止状态下叶片的线性特征值进行了分析,考虑叶片的弹性变形和旋转,应用刚性积分方法对叶片的非线性控制方程进行数值求解,通过傅里叶谱分析方法,实现风轮旋转条件下的运转模态识别.结果表明,在动力刚化效应作用下,叶片的固有频率会随着转速的增加而增大.     

基于脉冲激励响应的风力机叶片结构阻尼计算

针对大型风力机叶片气弹振动问题,提出一种基于脉冲响应的大型风力机柔性叶片结构阻尼有效分析方法.采用一种5自由度的超级单元,将柔性叶片离散成由若干超级单元构成的多体系统,基于计算多体系统动力学中的R-W方法建立了叶片的动力响应模型.以美国可再生能源实验室(NREL)发布的5 MW近海风力机叶片为研究对象,通过分析叶片在脉冲激励下的动力学响应得到其传递函数,由半功率带宽法计算叶片在静止和运转工况下的挥舞与摆振结构阻尼,从而为确定叶片气弹稳定性的边界提供依据.该研究对于指导叶片结构与气动外形设计、帮助确定其气弹稳定性边界具有重要意义.     

半转叶轮立轴风力机的转动稳定性及最大转速

半转叶轮立轴风力机是利用半转机构构成叶轮一种高效立轴风力机.分析该风力机叶片上风压的分布特点,得出其叶轮转动时可以自动维持稳定转动的良好特性,并且求出这种风力机在一定风速下可以产生的理论最大转速.     

基于ANSYS的风力机起动过程仿真

采用自行开发的软件对风力机叶片气动外形进行优化设计,得到叶片外型参数.将数据导入Pro/E,对叶片进行叶片三维实体建模.应用ANSYS有限元软件,对风力机起动过程中叶片的应力分布进行研究,得到风力机叶片在不同起动时间下、不同额定转速下的应力随时间的变化关系.研究表明:叶片上应力增加的速度随起动时间、额定转速的增大而增大,但叶片上的应力的最大值不变.     

大型风力机叶片三维建模及模态分析

对大型风力机叶片开展了三维建模和模态分析。先确定叶片几何参数,再将其翼型平面坐标转换为空间坐标,并通过Proe生成叶片三维几何模型。采用模态提取方法 Block Lanczos法对叶片进行模态分析,得出了叶片的前10阶模态,结果显示叶片的主要振动形式为挥舞和摆振,有较强的抗扭转能力,设计中应加强叶片的弯曲刚度。这为大型风力机叶片的设计和优化提供参考。     

燃气轮机带冠叶片耦合振动分析

带冠叶片不但能调频,还可以利用叶冠之间的摩擦效应来耗散能量,达到减振的目的。带冠叶片在离心力场中形成一整体,其整圈叶片振动特性不同于单个弧立叶片,需考虑叶冠的整体效应。利用带冠叶片系统的循环对称性,提出了采用波传播理论和模态综合技术,结合有限元方法研究燃气轮机带冠叶片振动特性的分析模型和计算方法。算例和工程应用证明了该方法是有效的、正确的,并可以大大降低计算分析规模。研究表明带冠叶片动力特性分析时必须考虑整圈叶片的耦合效应。     

风力发电机叶片固有振动特性的有限元分析

以一农用风力机叶片为例,应用有限元方法对叶片进行了合理的简化,建立了叶片的振动方程.同时应用大型有限元分析软件AN SY S对其振动进行了分析,考虑了挥舞振动、摆振振动和扭转振动等3种情况,分别计算了实心和空心叶片的前十阶固有频率和振型,且对空心和实心叶片进行了比较.分析了各阶固有频率和振型的特点以及不同形式的振动对叶片的不利影响,分析方法和结果对风力发电机的结构设计和进一步动力分析有一定的参考价值.     

风力发电机组风轮的动态特性分析

通过有限元方法对风力发电机的风轮进行动力学建模及模态分析，得到的固有频率与实测值较为一致，因而验证了有限元计算模型的合理性．通过对风轮及单叶片的模态计算、强度计算分析，得到其振型、变形及应力分布，找出结构的薄弱环节，为结构的动力优化设计提供了可靠依据．     

基于阶次分析的风电机组在线模态参数识别与故障诊断

针对风电机组的健康监测和预警评估,将基于环境荷载激励的模态参数识别和计算阶次分析方法应用于风电机组齿轮箱系统的在线模态分析。设计并构建了风电机组在线模态参数识别与故障诊断系统,通过试验模态与在线模态识别参数以及不同环境荷载激励条件下的在线模态识别参数的测试结果对比,证明在线模态参数识别方法的可行性和实时性,系统运行稳定,数据可靠,为风电机组在线模态实测,多种环境荷载激励作用下动态特性以及故障诊断研究积累了大量数据。     

尾缘射流式垂直轴风力机气动特性数值分析

为抑制翼型表面流动分离并提高风力机叶片气动性能,将可靠性较高的吹气射流技术应用于垂直轴风力机叶片尾缘。采用数值模拟方法分析不同尾缘射流角度对垂直轴风力机风能利用系数、力矩系数及单叶压力与整机涡量的影响。模拟结果表明:在最佳尖速比(2.63)时,10°射流可以有效降低翼型尾缘脱落涡频率,有效控制叶片尾迹效应,整机效率及运行稳定性均优于0°尾缘射流式垂直轴风力机;在较低尖速比时,风力机单叶力矩峰值均集中在120°相位角,尾缘10°射流对整机力矩系数有显著提升效果;在较高尖速比时,单叶翼型压力面存在较大正压区,风能利用系数最大可提高11%左右,气动性能明显优于无射流垂直轴风力机。尾缘射流降低了风力机叶片所需承受的轴向载荷,提高了风力机输出功率。不同角度尾缘射流均能有效降低叶片表面流动损失进而延缓流动分离,数值结果为尾缘射流式垂直轴风力机的工程应用提供了部分参考价值。     

基于流固耦合的叶片动力特性分析

在考虑耦合流场与旋转预应力条件下,建立了对应的叶片流固耦合系统的动力特性方程.采用ANSYS与FLUENT对整体叶片的耦合模态进行了计算,并利用实验获得气流压力脉动数据,对叶片振动进行了瞬态分析.结果表明:在旋转预应力与耦合流场压力作用下,叶片模态频率约有9Hz的上升,模态振型的最大位移位置点转移,振动方向改变,前三阶相对振幅分别从29.128,19.400,44.566下降到28.945,19.285,44.562;叶片最大变形和加速度位于前缘的上端,最大应力点集中在叶片根部一侧.     

汽轮机叶片阻尼涂层减振研究

研究了汽轮机叶片镀金属薄膜后叶片的阻尼减振性能，将汽轮机叶轮合理简化后通过ug软件建模，运用ANSYS软件，对相同厚度的铝、钛、铝钛薄膜叶片试件及不镀膜的叶片试件等4种模型的整体叶盘进行模态分析，得到振型图和固有振动频率，从整体上观察叶轮的易损部位；对单个叶片进行谐响应分析，进一步分析4种叶片在外加同一载荷情况下的形变量，讨论其阻尼减振效果。结合实验结果，利用动态机械热分析仪（DMA），对镀铝、镀钛、先镀铝后镀钛处理的试件及不镀膜试件进行分析，检测涂层的阻尼性能。结果表明，镀膜后的叶片各阶模态的形变量均小于未镀膜叶片，对叶片镀膜具有一定的减震阻尼效果。     

流体激振理论在风电机组叶片分析计算中的应用

通过理论计算分析风力发电机组叶片在进行结构设计时,自激振动对风力机叶片运行振动的影响.应用激振理论综合考量风力机叶片振动机理,找到了风力机叶片振动的根本原因,并提出了相应的判据.研究表明：风力机影响叶片振动稳定性的根本原因在于空气来流速度与叶片弦线夹角正弦值的正负情况影响.