基于风力机叶片固有频率的裂纹定位方法

针对风力机叶片裂纹定位问题,基于裂纹叶片固有频率差值比参数只与损伤位置相关的关系,提出了固有频率差值比的裂纹位置参数,通过数值仿真计算,建立裂纹位置参数数据库,提出裂纹定位参数及裂纹定位准则,实现了叶片裂纹所属区间定位;同时,研究叶片裂纹定位参数在裂纹区间内的变化规律,建立了裂纹定位参数与区间相对位置间的映射关系,实现了叶片裂纹区间内的精确定位。通过数值仿真分析验证了该方法的有效性,且定位精度较高,为实际的应用提供有力的依据。     

风力机叶片的弯扭耦合振动分析

根据一般粘性阻尼叶片的弯扭耦合振动模型,利用有限差分方法对叶片的动力方程进行离散处理,得到了叶片的质量、阻尼和刚度矩阵。然后运用MATLAB振动工具箱对系统的弯扭耦合振动进行了仿真分析,求出四种不同类型叶片的六阶固有频率和振型,并与相关文献进行了比较分析。在建立叶片系统的线性定常状态空间方程的基础上,对叶片施加初始位移扰动,通过运用时间离散和MATLAB振动工具箱,得到叶片在弯扭方向的收敛、颤振和发散振动仿真曲线。论文的研究对风力机叶片的设计生产有一定的借鉴意义。     

射流参数对风力机叶片气动性能的影响

大攻角来流条件下风力机叶片尾缘处会出现严重流动分离现象,导致叶片输出功率降低,采用计算流体力学方法研究开缝分布位置及喷射角度对风力机叶片性能的影响。结果表明:射流位置参数在改善流场中作用显著,随着开缝位置坐标后移,其升力系数逐渐降低。在流场恶劣条件下,喷射角度参数对升力系数提升作用有限,2°喷射角度的性能相对较好。射流位置不超过X=0.7时,均可减弱回流区影响范围、提高升力系数。射流可以扫掠附面层低能流体,有利于削弱大尺度涡旋结构及尾缘涡,有利于提高风力机叶片设计研究水平。     

叶尖小翼对3MW风力机叶片模态分析的影响

作为风力机的重要部件,叶片为一容易发生振动的细长弹性体。叶尖小翼虽可增加风力机的输出功率,但必然对叶片结构强度产生影响。选定叶片的材料参数,应用Ansys软件对带小翼与不带小翼叶片进行模态分析,确定叶片结构的固有频率和振型等振动特性。并对各阶模态结果进行对比分析,得出在重力作用下叶尖小翼对风力机叶片模态特性的影响。结果表明,叶片叶尖加小翼虽然对叶片的模态特性产生一定影响,但不会发生共振,符合强度要求。     

气弹耦合作用下旋转对海上风力机叶片振动特性的影响

针对大型风力机叶片,采用UG软件完成了叶片的实体建模,利用ANSYS开展了气弹耦合作用下旋转叶片振动特性的模拟和分析。结果表明:旋转不但显著增加了叶片位移和应力响应峰值,而且加剧了响应曲线的波动,旋转效应的贡献先减小后增大且随来流风速的增加呈现相同的变化;随着转速或来流风速的增加,叶片最大位移及其增幅沿翼展方向均呈非线性增长趋势,叶片根部和中部应力峰值的增幅均较为明显。结果可为风力机叶片优化设计提供技术参考。     

极端运行阵风对15 MW风力机叶片结构性能影响的分析

基于CFD方法,对极端运行阵风条件下IEA Wind 15 MW水平轴风力机气动性能进行分析。采用ANSYS APDL软件定义复合材料铺层方案建立15 MW风力机叶片有限元模型,并基于Workbench平台对风力机叶片进行模态分析和静力学分析,研究极端运行阵风对风力机叶片结构性能的影响。结果显示：极端运行阵风对风力机气动性能和叶片结构性能影响较大,风轮推力与转矩极值出现的时间点均迟于风速极值点,沿叶片展向叶片流动分离区域与风速呈正相关;在极端运行阵风期间,叶片位移均是从叶根至叶尖逐渐增大,叶片最大应力出现在叶片主梁并且距叶根0.6R处,同时,由于叶片的叶尖位移和最大应力在短时间内大幅度变化,会使叶片破坏的概率增加。     

水平轴风力机不同叶片设计方法的研究

分析了等升力系数法、等弦长法、Glauert设计法、失速型Glauert设计法和Wilson法五种常用的风力机叶片设计方法。利用MATLAB软件编制了叶片设计和性能计算程序,分别用上述五种方法设计了300W新翼型风力机叶片,并做了气动性能的对比分析。结果表明,基于Wilson法设计的风力机叶片,气动性能最佳,且更加符合设计要求。为了进一步验证设计计算的可靠性,在内蒙古工业大学可再生能源基地,完成了用Wilson设计法设计的风力机的功率测试实验,实验结果与计算基本吻合。     

风力机叶片气动外形设计和三维实体建模研究

针对大型风电机组叶片最佳设计攻角、升力系数呈非线性变化问题,基于叶素-动量理论,通过Wilson设计法,对1.2MW风电机组叶片的气动外进行了设计形.并在此基础上提出了风力机叶片的三维建模方法,即利用点的坐标转换理论来计算叶片各截面翼型的空间实际坐标,然后运用Pro/ENGINEER的三维曲面功能来对叶片进行三维实体建模.     

大型风力机叶片三维建模方法的研究

由于大型风力机叶片结构复杂,为了分析叶片的工作性能,目前主要运用专门开发的软件,或采用三维建模软件与有限元软件结合起来的方法。这种分析方法的过程中,存在着诸如其他三维软件与ANSYS软件之间的不确定的格式等问题。针对这样的问题,提出一种在有限元软件ANSYS上直接建立叶片三维模型的方法;并且在目前叶片截面的翼型坐标计算式的基础上,改进其计算过程,使得计算结果更加精确。最后利用ANSYS软件完成叶片的三维建模,整个建模过程精确,简洁,方便。     

风力机叶片裂纹的动态扩展特性研究

首先推导了风力机叶片裂纹尖端塑性区的应力强度因子,确定了影响裂纹扩展的主要因素,然后根据裂纹扩展时的声发射信号特性,探讨了声发射信号的特征提取方法。在试验中分析了不同试件的裂纹形貌特性,并针对采集的裂纹扩展声发射信号,比较了不同小波基函数对声发射信号特征提取的影响,提取了裂纹动态扩展的特征频率,从而建立了声发射特征参数与声发射源之间的关联机制,为风力机叶片状态监测和早期预警提供理论依据。     

基于传递矩阵法的风力机主轴动力学分析

根据某双馈型机组的主轴及其装配结构特点,将主轴简化为无质量梁单元和集中质量单元的组合,并将结合部轴承支承和齿轮箱分别简化为两对弹簧-阻尼器的组合,基于传递矩阵法构建主轴的动力学模型,分析计算得到主轴的固有频率及振型,并与有限元软件分析结果进行对比。     

基于Matlab的双馈风力发电机的模型研究与仿真

分析了双馈发电机交流励磁变速恒频发电运行原理,给出了双馈发电机矢量控制模型,通过Matlab／Simulink仿真,证明了可实现系统输出有功功率、无功功率的独立解耦控制。     

1.5MW风力发电机行星齿轮机构动态特性研究

基于三维软件Pro-E,建立了1.5MW风力发电机行星轮系传动系统模型,并导入ADAMS进行刚体动力学仿真,通过接触力比较得知太阳轮易受损,通过ANSYS模态分析,得到其前十阶固有频率,为今后齿轮箱动态特性研究提供数据基础.     

风机主轴的现场高效检测

采用先进的专业检测工具对风机主轴进行现场检测。通过优化检测手段,创新检测方法,有效提高风机主轴的现场检测效率。     

基于单片机的浓缩风能型风力发电机调向控制系统

风力发电机的调向控制对于保证其正常发电十分重要。根据浓缩风能型风力发电机的形体结构,设计了机械传动机构和基于89C51单片机的调向自动控制系统。实验结果表明整个系统可在风向变化超过±15°时自动迎风,达到了设计要求。该系统可应用于浓缩风能型风力发电机的中大型并网发电机组。     

基于PLC的变速恒频风力发电机控制系统设计

基于双馈式异步变速恒频风力发电机组的工作原理,详细地分析了包括启动过程、转速控制、桨距控制等部分的可行性控制策略,设计了一套以P LC为控制核心的控制系统。该控制系统采用西门子S7-1214C PLC和上位机为硬件基础,搭配合理的软件设计,基本实现了包括全自动启动、追踪最优功率曲线、超高风速恒定功率输出的控制目标。系统实现了风力发电机的安全可靠性运行和高发电率。     

铺设方法对风机叶片复合材料力学性能的影响

对铺设方向的设计和铺设基布的使用对风机叶片复合材料力学性能的影响,进行了比较详细的分析,并通过对比,论述了宏观力学实验和有限元相结合对复合材料的分析方法的可行性。     

基于直流电机的模拟风力机系统研究

为了能在实验室条件下对风力发电技术进行研究,在分析风力机工作特性的基础上,采用直流电机转矩控制方案实现风力机特性的模拟,并运用Sim plore r对直流电机模拟风力机进行了仿真,仿真结果表明实际电流能很好地跟踪给定电流,直流电机能够模拟风力机。     

风力机叶片翼型的气动特性研究

选取S818叶片翼型进行二维几何模型,采用适合翼型流动的Spalart-Allmaras湍流模型,对Base翼型和95%弦长处带Microtab的翼型进行数值模拟分析,得到在不同攻角下的升阻比、表面压力和速度矢量图。从流场计算结果看出95%弦长处带microtab的翼型在0°到12°攻角范围内气动性能有明显提高;带microtab的翼型改变了后驻点位置,使其出现在了microtab末端,增加了气动曲面环量,从而增加了翼型升力。     

前端调速式风电机组功率优化控制研究

针对额定风速以上前端调速式风电机组功率优化问题,提出一种基于差分进化算法的功率优化控制策略。以液力变矩调速系统输出转速恒定、机组输出功率平滑为控制目标建立目标函数,采用差分进化算法,对变桨系统桨距角与液力变矩调速系统导叶开度角两个控制参数进行优化,根据优化后参数对风电机组进行变桨与变矩控制,实现对机组输出有功的优化控制。以2 MW前端调速式风电机组为对象进行仿真分析,仿真结果表明,根据本文提出的方法对风电机组进行功率控制,平滑了风电机组的输出功率,减小了功率波动,验证了控制策略的可行性。