风力机柔性叶片模态气动阻尼分析方法研究

针对大型水平轴风力机柔性叶片的模态气动阻尼数值分析方法进行研究。运用多体系统动力学建模方法和风力机叶片空气动力学模型,建立柔性叶片的气弹耦合方程,在求解此方程得出叶片在某运行工况下的气弹响应基础上,结合柔性叶片振动模态参数包括模态频率、模态向量和模态质量等物理量的识别和振动能量损失法,即计算气动力在叶片振动周期内所做的功,导出叶片模态气动阻尼比计算式,建立叶片挥舞、摆振各阶模态气动阻尼比分析流程。算例分析某柔性叶片在多种稳态风速下一阶模态气动阻尼比,表明所建立分析方法的有效性和可靠性。为大型风力机柔性叶片气动阻尼特性和气弹稳定性分析提供了有效的分析手段。     

考虑平均应力影响的风力机叶片寿命估算

考虑平均应力影响效应,建立一个适用于描述叶片材料疲劳寿命规律的应力寿命关系。分析风力发电机叶片的应力特征,指出叶片应力由工作载荷引发的低频应力和气动弹性振动引发的高频应力叠加而成,是具有平均应力的循环应力。通过对叶片材料疲劳特性分析发现,金属材料的疲劳极限线图不适合描述叶片材料。通过对叶片根部应变历程的测量获得相应的Von Mises应力历程,应用雨流计数法进行统计处理,获得应力幅和平均应力的累积分布。使用Palmgren-Miner线性损伤累积法则,给出叶片的疲劳损伤计算公式。以1.5 MW变速恒频风力发电机叶片为例,进行疲劳损伤分析和疲劳寿命估算。计算结果表明,该文提出的方法是合理可行的。     

后掠风力机叶片非定常气弹耦合模型与响应分析

后掠叶片外展段后掠,弹性轴与扭转轴分离,致使叶片非线性变形显著,气流沿叶片展向流动和气弹耦合特性增强。为精确分析后掠叶片的结构与气动之间的耦合关系,采用螺旋尾涡升力线模型结合修正的B-L动态失速模型,并计及积叠线瞬时变形对诱导速度的影响,计算非定常气动载荷;叶片结构部分通过超级单元将后掠叶片离散成多体系统,借鉴成熟的多体递归建模技术,实现转动叶片的高效组装与数值求解。通过模拟NREL 5 MW直叶片的稳态响应,验证计算模型的有效性与精度;然后分析5 MW后掠叶片,在变桨距和不变桨距情况下的非定常气动响应。数值仿真结果表明,该模型能有效地模拟后掠叶片非线性变形和非定常气动特性,能为新型降载增效后掠叶片的气动性能、疲劳载荷谱分析与结构优化设计提供有效数值分析方法。     

风力发电机组机舱底座强度与模态分析

为了得到风力发电机组机舱底座的强度、刚度校核与优化设计的有效分析方法,应用ANSYS有限元分析软件对风力发电机组机舱底座强度和动力特性进行分析.研究了风力机机舱底座结构有限元分析中的关键技术处理问题,即网格划分、外载荷处理、边界约束处理及计算技巧.分析了750kW风力机机舱底座的静强度和固有频率与振型,根据计算结果进行了强度校核,满足了材料的强度要求,得出了底座前10阶固有频率和对应的模态,并根据计算变形与模态形状,提出了对底座结构进行优化的建议.     

快速自动定心插齿夹具

我厂生产一种油泵齿轮,模 数m=2,齿数z=8,月产12000套。图1为主、从动齿轮连体坯件,待插齿及端面精加工后再切断、插齿在Y5120插齿机上完成,曾用螺母端压夹持锥瓣的方法夹紧,需插齿刀停稳于上死点,再     

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.     

水平轴风力机柔性叶片多体动力学建模与动力特性分析

为用较少自由度实现水平轴风力机柔性叶片气弹耦合分析,用超级单元（Superelement）方法将柔性叶片离散为由带有力元弹簧及阻尼器的旋转铰连接的有限个数体,基于多体动力学理论,应用R-W（Roberson-Wittenburg)方法导出叶片多体系统动力学微分-代数方程组;研究方程组数值积分方法及通过脉冲响应谱实现系统动力特性分析方法;分析某1.5 MW风力机叶片在脉冲载荷作用下的动力响应与固有频率,并通过与ANSYS、ADAMS结果对比验证方法及编制程序的有效性与正确性。结果表明,超级单元法能用较少自由度准确描述柔性叶片弹性变形与动力载荷与叶片位移间耦合,为风力机气动弹性耦合及稳定性分析提供实用分析方法。     

应用竞选算法的缸套微坑结构参数优化

在薄壁缸套表面的微坑结构参数影响分析基础上,确定了影响动力润滑的设计变量,以瞬时最小油膜厚度最大化和润滑油损耗量最少为优化目标,建立了优化模型。将竞选算法用于缸套微坑结构参数优化求解,很快地获得全局优化解,结果表明该方法是可行的。     

大型风力机系统运行模态分析研究

针对大型风力机在风轮静止、变速转动下振动模态及变化特点,研究弹性变形、惯性及陀螺效应引起的系统各阶模态变化及对系统气弹稳定性影响。通过研究现有线性特征值分析方法,考虑大型风力机非线性特性及风轮转动所致系统时变特性,基于多体系统动力学理论及混合多体系统HMBS (Hybrid Multi-body Systems)建模方法,结合动力学分析软件ADAMS,分析静止状态整机系统线性特征值问题;考虑构件弹性变形及风轮旋转,用刚性积分方法对系统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下系统运转模态识别,并讨论、分析系统前十阶模态变化及影响因素。研究结果可作为风力机系统气弹稳定性判据,为避免共振、提高系统运行效率等提供有效的解决手段及分析方法。