水平轴风力风轮静态结构特性试验研究

提出了一种研究水平轴风力机风轮静态结构特性的测试方法，用单点加集中荷载所得数据来综合评定受分布荷载作用的风轮叶片的强度及变形特性，用于检验风轮叶片结构设计的合理性，获得在定常荷载作用下，叶片受力的危险截面，以小型水平轴风力机FD2-300的风轮叶片为例进行了试验研究。获得了该叶片的危险截面，试验证明：通过以抗弯截面系数和定常荷载作用下的截面弯矩曲线的颁上为判据进行叶片结构形状合理性分析是一种快速、实用的测试方法，可为研究风力机气动弹性稳定性和改进风轮叶片设计提供判据。     

单叶风轮与三叶风轮的动力学特性的比较

风力机风轮的模态分析是了解风力机结构动态特性的基础,准确地得到风轮的固有频率和模态振型具有十分重要的意义.采用试验模态分析方法和计算模态分析方法分别对单叶片和三叶片风轮进行模态分析,得到了它们的模态振型.研究结果显示,单个叶片的模态振型和多叶片的模态振型有较大不同,单叶片风轮的动力学特性不能代替三叶片风轮的动力学特性.     

小型风力机风轮及机舱动态响应特征分析

文章旨在探索小型水平轴风力机风轮与机舱动态响应之间的相互联系,采用应变测试分析系统对风轮径向应变信号以及振动测试分析系统对机舱三向坐标振动信号进行测试与分析。通过对实验数据的处理发现,风轮应变频谱和机舱振动频谱的阶次频率能很好对应,风轮挥舞振动节线位置附近径向应变较大,且挥舞振动引起的质量不平衡在离心力作用下对机舱水平方向上的振动影响较为明显。相关研究成果为小型风力机风轮监控工程应用提供新的诊断思路,并为风轮和机舱设计阶段的结构优化提供参考。     

水平轴风力机静态失速特性

采用叶片表面边界层理论分析,三维旋转流场的数值模拟以及实验风力机模型的流动测量方法对水平轴风力机的静态失速特性进行了较为系统的研究。研究表明,旋转速度使得实际三维旋转风轮翼型表面的静压分布与二维非旋转条件下翼型表面静压分布产生较大差别,这是造成静态失速的原因之一。     

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。     

风力机叶片动态性能与仿生特性研究

以750kW水平轴风力机为研究对象,利用ANSYS复合材料单元,建立了风力机叶片数值模型。应用叶片结构振动有限元方法,从植物叶片叶脉动、静态特性出发,研究分析了风力机叶片叶素形状与材料铺层因素对其振动模态的影响,并初步探讨了风力机叶片仿生植物叶片的可行性。结果表明:不同的叶素形状可以改变叶片惯性矩,惯性矩越小,叶片的振动性能越好,与植物叶片振动特性相似;叶片材料的铺层分布对其振动模态的影响存在一定的规律,并与植物叶片叶脉分布规律相对应;两种因素对振动模态的影响效果可以叠加。     

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。     

离心载荷对小型风力机叶片模态特性影响分析

以300 W小型水平轴风力机风轮为研究对象,建立风力机模型,针对叶片结构进行动态特性有限元分析,主要通过模态分析研究离心载荷对叶片固有频率的影响。结果表明:通过比较模拟与实验值发现误差小于3%,振型节点在0.2R、0.58R、0.79R、0.88R(R为叶片长)。叶片所受离心载荷增加会导致叶片各阶动态固有频率上升,同时其挥舞振型对应的固有频率受载荷影响较大;离心载荷使叶片受到离心刚化作用,从而会使得叶片截面刚度上升,引起叶片动态固有频率升高。     

风力机风轮模态局部化的动力学机理与影响因素分析

该文对风力机叶片损伤导致风轮模态局部化的动力学机理与影响因素进行研究。首先从代数特征值角度,揭示模态局部化的动力学机理,发现结构产生模态局部化的主要原因是存在密集模态。其次,建立NREL 5 MW风轮结构的有限元模型,分析叶片失谐度、模态阶数和失谐位置对风力机风轮结构模态局部化的影响。结果表明：叶片损伤失谐会造成叶片的振型发生显著变化,产生模态局部化现象;同时在某些模态下,系统振动能量集中于损伤叶片,会加速叶片损伤,致使其产生疲劳破坏。因此在风力机结构设计时,需考虑模态局部化对风力机结构的动力学特性影响。     

水平轴风力机风轮气动性能数值模拟

以某上风向定桨水平轴风力机风轮为研究对象进行数值模拟,采用不可压N—S方程和κ -ω SSTN方程湍流模型,数值模拟了不同风速下风力机风轮的流动特性。结果表明：随着风速的增大,靠近叶片中部截面最先发生失速。在此基础上,分析了叶片整体的压力与速度分布。     

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。     

小型风力发电机叶片模态特性分析

以800W水平轴风力发电机叶片为对象,研究其叶片的模态特性．从理论上介绍了应力刚化和旋转软化对叶片固有频率的影响,并给出了考虑应力刚化和旋转软化效应的振动方程;利用ANSYS软件建立了有限元模型,分别对风力发电机叶片在仅考虑应力刚化或旋转软化时,以及同时考虑应力刚化和旋转软化时的模态特性进行了计算分析．计算结果表明：应力刚化对固有频率的影响比旋转软化大;仅考虑旋转软化时,叶片的固有频率比零旋转角速度时低;而综合两者的影响时,叶片的固有频率比零旋转角速度时高．     

基于压力表示法的水平轴风力机风轮气动弹性稳定性模型及应用

该文对影响水平轴风力机气动弹性稳定性的物理机理进行了分析，对国内外的研究方法进行了阐述。建立了基于压力表示法的水平轴风力机风轮气动弹性稳定性敏感性分析方法的物理与数学模型，综合考虑了风力机风轮的气动与结构参数对气动弹性稳定的影响。以600kw水平轴风力机风轮为例，对其气动弹性稳定性进行了分析与研究，获得了该风力机的气动弹性稳定性裕度和工作范围。考虑到风力机三维流动、风轮与塔架的藕合以及来流湍流和阵风等来流工况的复杂性，该分析模型目前还没有将上述因素考虑在内。若均考虑在内，则其能够提供较高的气动弹性稳定性预测精度。     

Application of axial fan theory to horizontal‐axis wind turbine

In this work a simple method is developed to evaluate the design parameters of a horizontal‐axis wind turbine (HAWT). The method applies the available data of an axial fan to a HAWT for the same arc profile blade in both machines. The method is illustrated by a numerical example with a complete design procedure in which the pitch angle and the chord of the blade are calculated. These calculated results agree with the measured data of a commercial HAWT blade. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

汽轮机叶片振动非接触测量的研究

提出了用非接触间断相位测量法来建立叶片动态测量的数学模型,研究开发了汽轮机叶片动态监测实验系统,包括叶尖定时传感器和转速同步传感器,动态模拟实验装置。通过动态实验验证了该系统对汽轮机高速旋转叶片振动检测的可行性。     

基于一种新的优化方法的水平轴风力机风轮设计软件

提出了一种用于水平轴风机风轮设计的软件。该软件的主要目的是为风力机设计者提供一种灵活的集成设计环境，其核心是一个水平轴风机的气动优化过程。该过程基于一种改进的叶素理论，它采用一个有限叶片的旋涡系，因此叶片数量的影响被考虑进行并可得到更精确的气动力。     

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。     

风力机气动与结构CAD软件

叙述了应用于风力机气动与结构CAD软件“Blade Desing for Windows”,该软件了对翼型气动数据和截面坐标数据的数据库管理,采用片条理论,考虑到角度干扰系数,实度,风剪,偏航等因素对风力机气动性能的影响,对风力机气动性能进行计算,并在此基础上发展了水平轴风力机浆叶气动外形的总体优化设计方法。