导　　师： 李德源

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 现代大型风电机组在风速超过额定风速而小于切出风速的工况下,一般采用变桨距控制风轮功率,而大型柔性叶片在气动载荷、机械载荷与惯性载荷作用下会出现较明显的气弹耦合现象,对风轮气动性能如输出功率等产生影响;同时,我国幅员辽阔,很多风电场处于地震活跃地带,突发的地震载荷引发的地面振动,使运行中的机组受到较为强烈的冲击。本文基于计算多体系统理论、空气动力学理论和土构耦合模型,建立了大型风电机组地震-风弹性耦合分析模型,通过数值模拟,研究叶片在超过额定风速下的气动性能和地震冲击对机组性能的影响,为机组的稳定运行与制定适当的变桨距控制策略提供参考。实际运行中的风轮叶片在气动力与叶片弹性变形振动的耦合作用下会引起叶片截面攻角的变化,而变桨距调节型风力机恰好也是通过改变叶片局部扭角控制功率。研究通过多体系统动力学理论和修正的叶素动量理论建立柔性叶片的气弹耦合模型,仿真叶片在多个风速下的气弹响应,对比不考虑气弹耦合下叶片相应工况下的气弹响应与功率特性,考察气弹耦合作用对变桨距调节的影响,从而提供更准确的变桨距角信息。风力机属于质量和刚度都比较大的工程结构,对风力机进行地震动力学响应分析应结合土壤-结构的耦合作用进行分析。本文引入Wolf土-构耦合模型,通过具有一定刚度和阻尼系数的弹簧振子来模拟土地和风力机结构的相互作用。采用能反映柔性构件弹性变形的―超级单元模型‖将风力机整机离散为带力元弹簧阻尼器连接的多刚体系统,建立了风力机时程动力学分析模型。通过导出的风力机系统的动力学方程,结合叶素动量理论和地震作用理论,在MATLAB环境下编写动力学仿真程序。实现风力机整机在地震、风载荷共同作用下的动力学响应分析。仿真

关 键 词： 风力机 多体系统 气弹耦合 变桨控制 土构耦合 地震响应

领　　域： []