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水平轴风力机叶片动态响应分析
Dynamic Response Analysis of the Blade of Horizontal Axis Wind Turbines

作  者: ; ; ; ;

机构地区: 汕头大学工学院能源研究所

出  处: 《机械工程学报》 2010年第12期128-134,141,共8页

摘  要: 为了获得水平轴风力机叶片在时变载荷作用下的动态响应,把叶片简化成悬臂梁,利用二结点梁单元进行离散化建模,并考虑由于叶片旋转所产生的离心刚化作用和气动阻尼作用,分析叶片弯曲振动的固有动力特性。在建立叶片结构动力学运动方程、计算叶片所受时变载荷的基础上,运用Newmark法和模态叠加原理对风力机叶片的动态响应进行计算,编制相应的有限元计算程序。以某1.0MW风力机为例,仿真其在湍流风场作用下的发电工况,获得其叶片的结构动力响应。仿真结果表明,大型水平轴风力机叶片在工作过程中承受较大的振动和变形,离心刚化和气动阻尼作用都对其结构动力响应有着较大影响。 In order to obtain the dynamic response of the blade of horizontal axis wind turbines subjected to the time-varying load,the blade is treated as a cantilever and discretely modeled by applying two-node beam element.To consider the rotating effect of the blade,the centrifugal stiffening and aerodynamic damping are taken into account.Then the natural dynamic characteristics of the bending vibration of the blade are analyzed.Through establishing the structural dynamic equation and calculating the time-varying load acting on the blade,the dynamic response of the blade is calculated by applying Newmark method and modal superposition principle.A corresponding finite element calculation program is developed to carry out the numerical analysis.The power production load case of a 1.0 MW wind turbine operating in turbulent wind field is simulated by applying the developed program.The simulation results indicate that the blade of the large-scale horizontal axis wind turbine undergoes significant vibration and deformation during operation,and the centrifugal stiffening and aerodynamic damping both considerably affect the dynamic response of the blade.

关 键 词: 风力机 叶片 动态响应 离心刚化 气动阻尼

领  域: [动力工程及工程热物理]

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