水平轴风力机叶片气动弹性的风洞试验研究

摘要

随着社会的发展和科学技术的进步，与传统能源相比，风能以其自身储量大、分布广和环境污染少等不可替代的优点而异军突起。但是对于商业风力机而言，气动弹性稳定性问题至今仍备受关注，特别是失速型风力机的失速颤振和变桨距型风力机的经典颤振。为了提高风力机系统的安全性和可靠性，需对风力机系统在风荷载作用下的响应有深刻理解。为此，本文正是基于风力机气动弹性模型研究风力机叶片在气动力、惯性力、弹性力以及科氏力耦合作用下的响应。
　　本文的主要研究内容包括：首先基于风洞尺寸和风洞气动弹性实验的要求，设计风力机气动弹性模型、顶部支撑、底部支撑以及斜拉支撑系统，并且实现数据采集系统的集成。其次基于NUBRS逆向工程理论，实现风力机叶片的曲面造型功能，在此基础上导入到ANSYS中对其测点截面进行截面性质分析。最后基于风力机气动弹性模型中叶片的挥舞方向、摆振方向和扭矩的测量值，给出挥舞方向、摆振方向和扭转方向的弯矩的瞬时平均值，并基于实验数据的分析和动量叶素理论给出实验现象的解释，进一步阐述风力机失速颤振临界现象。

目录

水平轴风力机叶片气动弹性的风洞试验研究

EXPERIMENTAL STUDY OFAEROELASTICITY FOR THE BLADESOF HORIZONTAL AXIS WINDTURBINES

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 风力机的种类和特征

1.3 风力机风洞试验性能研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 风力机的数学物理基础

2.1 引言

2.2 正常风模型

2.3 风力机叶片的基本理论

2.4 风力机在全荷载作用下的数学物理模型

2.5 风致结构响应的一般理论

2.6 风力机叶片气动弹性稳定性理论

2.7 本章小结

第3章 风力机试验设计基础

3.1 引言

3.2 风洞概况及实验目的

3.3 风洞试验模型的设计

3.4 风洞数字采集系统的实现

3.5 风力机风洞试验荷载工况设计

3.6 本章小结

第4章 风力机风洞试验数据分析

4.1 引言

4.2 风力机叶片的根部应变分析

4.3 风力机叶片的根部弯矩分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢