汽轮机叶片激振力模型和计算方法

详细研究了在稳定运行工况时影响汽轮机叶片激振力的主要因素。在建立抽排汽口、有偏差的静叶流道、静叶尾迹、冲角等各主要影响因素模型的基础上建立了通过傅立叶谐波分析定量确定各阶谐波激振力的一整套力学模型和数值计算方法。计算结果从一般规律上给出了各阶谐波激振力量值与其主要影响因素之间的关系，在确定叶片激振力和动应力计算中直接应用，不仅具有理论意义，且有工程实用价值。     

汽轮机叶片激振力分析及优化

分析了汽轮机叶片的激振源并建立了激振力数值计算模型，在此基础上，应用谐波分析技术对转速倍率的各阶谐波激振力分量给出定量结果，建立激振力对相关参数敏感度的计算方法。     

汽轮机叶片激振因子和阻尼分析

激振力和叶片阻尼是影响汽轮机叶片安全的重要因素，本文在综述有关激振力和叶片阻尼方面的研究文献的基础上，给出了估算激振力因子的公式和叶片阻尼的方法，可用于叶片动力响应分析和动应力分析。     

叶片模态振型对汽流激振力的响应特性分析

从模态力的角度研究了叶片模态振型对汽流激振动力的响应特性,阐明了模态力的物理意义,给出了自由叶片,成组叶片和整圈连接叶片模态力的表达式,计算并分析了６８０ｍｍ叶片的模态力。     

风电叶片双作动器疲劳加载同步激振算法研究

针对双作动器驱动的风电叶片疲劳加载系统中两作动器同步控制问题,提出一种基于自抗扰控制算法的交差耦合同步控制策略;根据双作动器同步系统中同步误差与跟踪误差的控制要求,建立交叉耦合控制系统模型;进一步从安排过渡过程、跟踪估计系统状态和扰动、误差反馈及扰动补偿方面出发,利用最优控制综合函数设计一套自抗扰控制器;最后搭建一套风电叶片双作动器疲劳加载试验系统。试验结果表明,基于自抗扰控制算法的交叉耦合控制策略应用于双作动器疲劳加载系统能较好地保证作动器的速度同步性和位移同步性,受风载影响较小,系统鲁棒性强。     

风电叶片双向电动往复式疲劳加载系统振动特性分析

基于电动往复式激振器,设计一种兆瓦级风电叶片双向疲劳加载试验系统.针对双向疲劳加载时出现振动耦合问题,建立风电叶片双向激振疲劳加载系统的动力学模型,并在此基础上建立仿真模型数值仿真系统耦合过程,得到在激振频率、安装位置影响下的系统耦合过程及基本规律.最后,搭建风电叶片双向激振疲劳加载试验系统,试验验证理论分析及仿真结果...     

用振荡流体力学方法确定汽轮机叶片的气动激振力

提出了利用振荡流体力学方法确定由于不均匀来流（如静叶出口尾迹等）引起的在汽轮 叶片上的三元非定常气动力。将任意非定常来流通过付里叶变换转化成若干个简谐振荡来流的迭加，用振荡流体力学的方法进行振荡流场计算，从而得到作用在叶片上的气动激振力，与试验结果对照证实了该方法的可行性，并应用本文方法计算了某汽轮机上末级叶片上的激振力。     

大型风电机组叶片疲劳试验研究

对风电叶片疲劳试验理论及方法进行探讨,指出现有理论及方法的局限性及适用性.并在此基础上,确定了适合现有条件的疲劳检测方案,以1.5MW风电叶片为例,开展风电叶片疲劳耐久性试验,着重研究了环境温湿度变化等因素对试验的影响.该文方法与所得结论可供风电叶片研发与检测部门参考.     

风电叶片双轴疲劳加载系统同步控制研究

为解决风电叶片双轴疲劳测试中加载不同步问题,文章在摆锤离心共振式加载方式的基础上设计了相位同步控制系统.采用基于BP神经网络的同步控制策略,利用扫频法确定叶片各轴共振频率,为提高激振源的同步效果,采用交叉耦合结构,开发相位同步补偿算法确定控制器向双轴电机发送的补偿脉冲信号.以56.4 m兆瓦级风电叶片的相关参数作为试验...     

静叶尾迹流引起的气流激振力计算方法与激振力特性研究

在研究汽轮机叶片气流激振力的来源与性质的基础上,建立了静叶尾迹流产生的气流激振力计算模型,开发出了基于Matlab的气流激振力计算与分析软件,以探讨叶片气流激振力特性随叶栅结构参数的变化关系。对国产300MW汽轮机某级叶片的气流激振力进行了计算与分析,结果表明:叶栅的结构参数δ、z、B1、b1、t1对气流激振力特性有较大的影响。在汽轮机设计过程中,合理地选择上述结构参数,可以有效地控制气流激振力。     

基于光纤传感的风电机组叶片应变传递特性研究

针对在进行应变感知时光纤感知到的应变和叶片基体实际应变会存在一定偏差（即应变感知传递偏差）的问题,开展基于光纤传感的风电叶片应变感知传递特性研究,以建立应变传递分析模型。首先确定光纤光栅应变传感器布置策略,然后利用理论和数值仿真相结合分析载荷、光纤（纤芯）直径、包层（传感结构参数）、粘接剂厚度、光纤相对基体位置、叶片材料属性参数等对应变变化及其传递特征的影响,分别考虑表面粘贴式和嵌入式2种布置模式。最后,基于多因素的正交试验分析,通过回归分析建立光纤感知应变（传递值）与传感结构参数、光纤相对基体位置、材料属性之间的关系表达式。研究结果表明：随着光纤传感器植入深度的增加,应变传递大小以中性层为对称面对称分布;轴向杨氏模量E1、轴向和横向构成法平面内的剪切模量G12、轴向和纵向构成法平面内的剪切模量G31对2种布置形式的应变传递都有明显影响。     

挟沙风对风力发电机叶片冲蚀磨损的数值研究

风力发电机叶片的风沙冲蚀问题是风电机组耐候性研究的重点之一,该文通过数值模拟的方法,基于1.5 MW的叶片,建立相似模型,研究不同沙尘粒径、不同来流风速和不同叶尖攻角等冲蚀条件对叶片的磨损特性及规律。研究表明：叶片受到的磨蚀率随风速增大而增加,在9 m/s风速时冲蚀分布集中于叶根、叶尖附近,随着风速增大冲蚀由叶根向叶片的中后段移动,且冲蚀效果更显著;随着沙粒粒径增大,叶片磨蚀率逐渐增大,且集中在叶根和叶片中前段;风沙冲蚀角度影响叶片表面的冲蚀分布,角度越大,冲蚀分布的面积越大。     

大型失速型风力发电机动态特性研究

通过分析主动失速型机组的来流风速、气动、机械传动与发电机等部件的机理,建立了机组各主要部件的子系统模型(如气动模型、传动模型、发电机暂态模型、补偿电容模型、电网模型和控制系统模型等),近而得到了全系统的动态非线性模型。通过对机组全系统动态机理模型的数字仿真,得到机组在特定来流工况条件下的动态特性。所建立的模型和仿真结果为今后研究风电场与电网之间的相互影响提供了理论基础。     

大型风力机风轮气动不平衡的特性研究与验证

为了研究和探索风轮气动不平衡的物理特性,以某2.0MW三叶片水平轴风力机为研究对象,采用计算机仿真及试验相结合的方法,研究风轮气动不平衡对机组动力学特性、气动性能及气动载荷的影响研究.通过气动特性分析和动力学分析表明,随着风轮叶片安装角的不平衡度增大,其机组性能逐渐下降,塔顶的载荷波动逐渐增大,叶片的挥舞载荷出现明显差...     

铺层材料单层厚度对风力机叶片低阶模态频率的影响分析

针对大型风力机叶片铺层材料单层厚度对叶片模态频率的影响作用,对铺层材料单层厚度间的耦合机制进行研究。采用Box-Behnken法设计实验,建立叶片铺层单层厚度与其第一阶模态频率间的响应面模型,揭示叶片不同铺层材料单层厚度对模态频率的影响规律。以叶片前两阶模态频率为优化目标、以铺层材料单层厚度为设计变量建立优化数学模型,并采用遗传算法与有限元法结合进行全局寻优。以某企业1.5 MW叶片为算例,结果表明,优化后叶片第一阶挥舞、摆振频率均提高了0.07 Hz。     

预弯外形对风力机叶片气弹稳定性的影响

为了研究预弯外形对风力机气弹稳定性的影响,以某2 MW低风速风电叶片为研究对象,采用外形参数化表达方法构造叶尖预弯量分别为3、4和5 m的叶片.基于SIMPACK软件建立并验证气-弹-控耦合的风力机整机模型,对配装不同预弯叶片的风力机进行仿真分析.结果显示,在湍流风况下,随着叶尖预弯量的增大,叶根载荷、叶尖附近截面的气...     

基于SMA的大型风力机叶片振动被动控制研究

将SMA粘贴在大型风力机叶片的表面形成新的智能叶片结构,并探讨伪弹性SMA对叶片的振动抑制效果。采用SolidWorks与Excel软件相结合的方法建立风力机叶片三维壳体模型,基于ANSYS ACP模块对含SMA的复合材料叶片进行铺层设计,并验证该模型;考虑叶片的弯扭耦合效应及重力影响,基于有限元理论建立含SMA的运动学方程,采用模态叠加法求解其静态响应、谐响应及随机振动。分析结果表明：由于SMA的存在,不同静态载荷作用下,SMA的应力-应变之间均形成封闭的滞后环;将叶片的固有频率移向更高的频率,各阶模态对应的振幅明显降低。在振动能量带宽0.5~2.4 Hz的范围内,含有SMA层强化的风力机叶片振动能量响应值降低更为显著。     

基于解析位移形函数的改进风力机叶片梁单元

为提高空间梁单元在风力机叶片结构计算方面的精度,提出一种基于解析位移形函数的改进空间梁单元.首先考虑叶片截面偏心的影响,从空间Timoshenko梁的平衡方程出发,构建弯曲位移的解析解插值函数.根据弯曲位移与横向位移和剪切变形的关系,得到横向位移和剪切角的形函数.采用有限元理论,得到改进风力机叶片梁单元的刚度矩阵和质量...     

风力机叶片损伤演化模拟

根据风力机叶片的实际铺层和使用状况,以刚度退化模型为基础,发展了一个适合于风力机叶片的损伤演化模型,模型的基本思路是以单层板的刚度退化规律为基础,结合强度退化来预测整个叶片的损伤演化过程。考虑材料的各向异性性质,对叶片材料各组分的性能退化进行了分析,用3个标量来累积不同方向的损伤,给出了损伤累积规律。通过材料试验拟合出了损伤累积公式中的相关系数,最后模拟了某叶片真实疲劳试验过程,并将模拟结果与试验结果进行了比较,证实了模型的可用性。