水平轴风力机桨叶二维增升实验研究

探讨了风力机通过在叶片上加襟翼来提高桨叶气动效率、增加功率可行性的实验研究。翼型选用在风力机中应用最多的NACA63     

水平轴风力机桨叶计算模态分析

用有限元分析的方法对水平轴风力机的浆叶进行了计算模态分析和研究,通过对300W浆叶的模态计算分析结果与实验模态结果加以对比和验证,得到了在低阶条件下合理的浆叶模态计算模型,探讨了以有限元为基础的计算模态分析在选择不同的计算模型时对计算结果的影响,最后对600kw浆叶进行了模态计算,其结果与采用“Bladed for Windows”软件的计算结果作了比较,得到了满意的一致结果。     

风力机叶片模态的实验分析研究

分析了风力机叶片模态实验的约束条件、边界条件、传感器质量及测试点分布等因素对叶片频率识别和测量值及其误差的影响,改进了对风力机叶片模态实验方案,提高了实验精度,有效降低了误差,得到了比较理想的模态参数识别结果,为相关实验的合理设计提供指导,同时为研究附加质量对小型风力机叶片振动性能的影响提供一种思路.     

反求工程在风力机桨叶计算模态分析中应用

通过结合反求工程与有限元分析技术对水平轴风力机的桨叶进行了计算模态分析研究。首先采用反求工程技术对桨叶实物进行建模,然后将几何模型导入ANSYS Workbench中,基于Workbench软件对桨叶的模态进行了计算分析。并与实验模态结果加以对比和验证,得到了在低阶条件下合理的桨叶模态计算模型,探讨了以有限元为基础的计算模态分析在低阶条件下主要振动形式。该研究为未知几何模型的风力机桨叶模态分析提供了一种新的途径。     

小型水平轴风力机叶片的振动性能的研究

利用振动与噪声测试和分析系统，对小型300W叶片进行实验模态分析。使用BSWA VS302 USB双通道声学振动分析仪对输入和响应信号进行测量和参数辨识，再通过ME’scope VES软件分析来获得叶片的模态特性参数，可以为今后叶片优化设计提供参考。     

大型水平轴风力机叶片应力特征分析

基于ANSYS软件,对某款1 500 kW大型水平轴风力机叶片的应力特征进行了分析.该水平轴风力机叶片在极限挥舞载荷的作用下,叶片大梁和叶根的整体应力水平比较高,而剪切腹板和翼板上的整体应力水平比较低,这说明叶片大梁和叶根是叶片的主要承力部件,而剪切腹板和翼板主要作用是维持叶片结构的稳定性.另外,在叶根与剪切腹板相接的角点上存在应力集中现象,其最大应力为228 MPa,但是,剔除应力集中点后,叶片大梁上的应力比叶根高,叶片大梁中部约1/3区域的应力都比较高,其最大应力为211 MPa,平均应力为180 MPa左右.此外,该叶片的最大应力仅为所采用的玻纤,环氧复合材料拉伸强度的34.8%,说明该叶片的铺层结构设计是偏于安全的,可以适当提高叶片挂机运行时的额定发电功率.     

大型水平轴风力机模型分析及鲁棒控制

本文利用系统辨识的方法分析了水平轴风力机的模型。采用分解的方法将风速分解成平均分量和脉动分量两个部分，平均分量的作用归入名义模型，脉动分量的影响归入模型的不确定部分，并在此基础上设计出相应的鲁棒控制器。     

水平轴风力机叶片稳态失速气动阻尼分析

通过对风力机叶片翼型截面进行稳态气动力分析,同时结合整个叶片的结构动力学模态分析,创建风力机叶片稳态气动阻尼分析模型.从而在准确计算单翼型和单叶片气动阻尼的基础上,建立有效的气动阻尼分析方法,探究影响气动阻尼变化的关键参数.并以容易引发叶片失速振动的负气动阻尼为研究重点,采用典型的叶片模型进行实例计算,进而应用建立的气动阻尼分析方法进行叶片模型参数修正,旨在改善失速工况下的负气动阻尼,从而为风力机叶片的气动优化和抑振设计提供较准确的现实依据.     

水平轴风力机三维气动特性实验

以国外某公司的水平轴风力机产品为原型设计模型风力机，并搭建了风洞实验台，测定了风力机三维速度流场，为研究水平轴风力机关键气动问题做好准备，并初步获得风力机的进出口流场的实验数据。表明，所做的风洞实验基本反映了风力机的运行特点，捕捉到了叶片尾迹流动的基本特征，为进一步进行风力机的气动特性研究和设计高性能的水平轴风力机提供了保障。     

风力机旋转风轮振动模态分析

对水平轴风力机旋转风轮振动模态计算分析方法和影响固有频率计算结果的因素进行了研究。应用多体动力学的方法，探讨了旋转叶片动力刚化效应产生的原因；考察了叶片动力刚化效应以及玻璃钢／复合材料的各向异性性质对叶片振动模态的影响；通过自行开发的前处理软件建立叶片实体模型，运用ANSYS结构分析软件对所设计的600kW风力机旋转风轮的振动模态作了仿真分析，得到了风力机复合材料叶片动力刚化效应振动模态数值分析结果，并对结果进行了分析比较。     

水平轴风力发电机桨叶结构动力学特性研究

利用特定的振动与噪声测试和分析系统,采用实验模态分析与软件模态分析相结合的技术手段,对1kW水平轴风力机桨叶的结构动力特性进行了系统研究,为风力机桨叶的进一步优化设计和整机向大型化发展提供了重要的科学依据和实践经验。     

风力机玻璃钢叶片疲劳寿命分析

该文对大型风力机玻璃钢叶片疲劳寿命的工程估算方法进行了研究。运用片条理论分析了影响风力机叶片疲劳寿命的气动载荷分布；根据有限元模态叠加法，计算了叶片在气动力、重力和旋转惯性力等确定性载荷作用下的动态应力响应；介绍了玻璃钢材料的疲劳破坏过程、破坏准则，探讨了玻璃钢材料疲劳性能及疲劳寿命估计方法；最后，运用Palmgren Miner的线性疲劳损伤累积法则提出了一种玻璃钢叶片安全寿命估计方法。通过所设计的1．5兆瓦变速变桨距风力机叶片疲劳寿命估计的算例表明，本文提出的玻璃钢叶片疲劳寿命估计方法是可靠和实用的。     

大型水平轴风轮转子／塔架耦合系统的气动弹性稳定性分析

建立了大型水平轴风轮转子／塔架耦合系统的气动弹性模型，推导了转子／塔架耦合系统周期系数运动方程，给出了气动弹性稳定性分析方法。对一风力机模型进行气动弹性稳定性计算，得到了与有关文献基本一致的结果。     

小型水平轴风力机襟翼增升实验研究

在研究以前工作的基础上,探讨了在风洞中采用小型风力机整机在叶片上加襟翼来提高桨叶气动效率、增加功率可行性的实验研究.实验是在汕头大学的双速回流风洞中进行的.作者设计了实验方案,测量了机组在不同来流和襟翼高度工况下的输出功率,并和没有襟翼时的输出功率进行了对比.最后采用风力机气动数值计算结果,对实验结果进行了理论上的说明.     

水平轴风力机气动性能计算模型

基于片条理论建立了水平轴风力机气动性能计算模型,考虑叶尖损失、轮毂损失、叶栅理论及失速状态下动量理论的失效对片条理论进行了修正,并且考虑了风剪切、偏航、风轮的结构参数和风力机安装参数对计算模型的影响,使得理论模型更接近于实际工况中的风力机。应用所设计的气动性能计算程序对一台1．3MW的失速调节风力机进行了气动性能计算,与国外大型商业软件的计算结果取得了良好的一致性,从而验证了模型的正确性和实用性。     

一种水平轴风轮叶片的气动设计方法

发展了两种先进的水平轴风轮叶片气动计算和设计方法－PROPGA和PROPID,PROPGA是基于最优化方法的遗传算法,用于最初的叶片选择和几何设计;PROPID是一种基于反问题的叶片气动设计方法,用于最后的叶片造型和性能预估。给出了两个实例,一个是以基础科学研究为目的实验探索用全新风轮,另一个则是用于商业生产的小型风轮。在实际风轮设计中的成功使用证明,PROPID和PROPGA是一种强有力的设计工具,两者的结合使用可以得到最佳的风力涡轮气动性能。     

基于BEDDOES-LEISHMAN动态失速模型的水平轴风力机动态气动载荷计算方法

从对附着流和分离流的建模两方面阐述了Beddoes-Leishman动态失速模型.基于Beddoes-Leishman模型开发了动态失速数值计算程序,并将其集成到了现有的风力机气动载荷分析软件中.利用所开发的程序,计算了NACA 63-418翼型的动态失速特性,分析了平均攻角、衰减频率和马赫数的变化对动态失速特性的影响.仿真了一台1.5MW变速恒频风电机组的发电工况,结果表明,动态失速对风力机的动态气动载荷有极大影响,在进行动态载荷仿真时必须予以充分考虑.     

风力机旋转叶片动力学方程的Neumann级数解法

运用现代柔性多体动力学方法,研究了水平轴风力机柔性叶片空间旋转运动与其弹性变形间的相互耦合关系及其所导致的动力学效应;导出了旋转叶片的有限元动力学方程及其数值求解方法;对大型风力机叶片在机械和气动载荷作用下的弯曲变形进行了动态模拟。由于该有限元动力学方程为时变方程,文中应用Neumann级数和Newmark直接积分方法求解动力方程,编制了相应的计算机程序;以1.5MW风力机叶片为例,计算了风力机在启动、刹车和正常运转时的叶片弯曲挠度响应,并与常规有限元数值分析结果进行了比较。结果表明,该方法能有效地求解该类时变方程并准确地反映旋转叶片的动力学特性和动力学响应,本文工作为进一步进行叶片强度和气动弹性稳定性分析打下了基础。