风力机翼型俯仰-横摆振荡动态试验技术研究

摘要

风力机叶片动态振荡过程往往伴随着俯仰和横摆同时进行,俯仰振荡会造成风力机实际极限载荷高于设计和计算值,而横摆运动多数时候可能会减小极限载荷.以前对许多动态问题不清楚的阶段,工程上不惜以增加叶片结构重量为代价而采用偏安全的设计,所以通常忽略横摆振荡的影响,国内外关于风力机翼型动态特性研究主要集中在俯仰振荡方面,公开的文献中缺少关于风力机翼型横摆振荡问题的研究.为了获得风力机更加全面、准确的载荷值,获得多目标优化的设计方案,需要研究横摆振荡对风力机翼型动态载荷特性的影响规律,这将对大直径风力机的设计以及建造兆瓦级风力发电机组具有重要意义.鉴于此,本文采用“电子凸轮”技术代替机械凸轮方式直接驱动振荡机构运行,实现了振荡频率和振荡角度的无级变化,设计的电子外触发装置实现了流态显示拍摄和翼型振荡实时迎角采集的对应同步,建立了基于风洞速压、模型位移和气动载荷实时同步采集的风力机翼型俯仰振荡和横摆振荡动态风洞试验研究手段,分别开展了翼型静态测压、动态测压、PIV和荧光丝线等试验研究,试验结果准度较高、规律合理、可靠性较好,研究表明:横摆振荡时翼型气动参数随迎角变化的曲线的也存在明显的迟滞效应;本文所建立的翼型横摆振荡动态试验技术可为风力机翼型的动态掠效应的研究提供技术支撑.