风力机风轮结构动力学参数优化改进新方法研究

摘要

提出了在对风力机风轮气动性能影响很小的情况下,翼型加厚、新型双夹板式叶片连接、叶片沿翼展方向开槽和加胁三种针对风轮结构动力学参数优化改进的新方法,利用B&K公司最新的PULSE16.1系统对某新翼型和3副结构改进新翼型三叶片风轮进行模态测试,获得了风轮结构动力学参数随结构改进的变化规律。实验结果表明:翼型加厚可显著提升风轮的前三阶固有频率至少18％以上,新型双夹板式叶片连接方式、叶片沿翼展方向的开槽和加胁的结构改进方案均可有效的提升风轮的固有频率,特别是对二、三阶振动频率的提升更为明显。研究同时发现,三种改进方法均可有效改变风轮阻尼比随振动阶数升高跌宕起伏变化的规律,尤其以翼型加厚造成的影响最为显著；翼型加厚对通常关注的一、二阶振动的阻尼比影响相对显著,新的叶片安装方式、叶片沿翼展方向的开槽和开槽两种改进方法则对一、二阶振动的阻尼比影响相对较小,且较均匀。本研究发现的三种改进方法对风轮结构动力学特性影响的规律性变化,可为设计、改进气动性能和结构动力学性能兼优的风轮提供理论基础。