文档介绍：研究与实验
风力发电机叶片动态载荷分析
魏玉通 1 田德(通讯作者)1,2 王海宽 1 王丽丽 1 许明 1 董正茂 1
内蒙古农业大学机电工程学院华北电力大学可再生能源学院
1. ;2.
[摘要] 阐述了风力发电机叶片动态载荷的研究现状和存在的主要问题,研究了叶片的基本
载荷并给出了相关计算公式。重点分析了叶片动态载荷引起的振动, 并对其进行了模态分析。同
时,叶片的屈曲分析、强度校核内容也进行了一定的探讨。风力发电机叶片动态载荷分析的结果,为
叶片气动设计和结构设计奠定了理论基础。
[关键词] 风力发电叶片动态载荷模态分析
风能是一种清洁无污染的绿色可再生新能麦的公司研制出一套能够对风力发电机
Vestas
源而且储量丰富世界各国都在重点研究和开叶片的疲劳特性空气动力学特性结构力学特
, , 、、
发用风力发电可减少常规能源的消耗对保护性和紊流等进行分析的软件荷兰的
。, FAST; Delf
环境维护生态平衡和改善能源结构具有重要大学研制的和公司研制的
、“Foeus” EEN
的意义软件包涉及到了模型分析湍流计
。“PHALAS”, 、
近年来风力发电在世界能源总量中所占算气动性能计算动态仿真以及后处理等各个
, 、、
的比例逐年提高风电已经成为世界上发展最方面
, 。
快最具发展前景的新能源开发方式之一据目前我国风力发电机组特别是兆瓦级风
、。,
公布的数据年全球新增风电装机力发电机组的叶片设计技术尚不够成熟主要
GWEC ,2007 ,
容量万较年增加到由于叶片开发设计中的试验标准与规范不够
2007 kW, 2006 30%, 2007 、
年底全球风电装机容量已经达到万健全虽然叶片基础理论研究工作有了一定进
, 9400 kW。。
风力发电机由于长期受到随机风载荷的作展但叶片气动特性优化设计工作进展较慢特
, ,
用风轮在旋转时会产生不平衡的惯性力这些别是缺少开发具有自主知识产权的叶片专用设
, ,
原因会激起风力发电机叶片和机组的振动从计软件在叶片测试实验研究工作中开展了一
, 。,
而影响整机结构的安全性和可靠性因此研究些静载实验和小型叶片结构动力特性研究工
。,
和改善风力发电机叶片结构的动态特性具有作但不够系统和深入这些问题严重制约了我
, , 。
重要的意义另外由于风力发电机固有的工作国风电技术的发展所以在引进消化吸收国外
。, ,
特性使得现场测试难度很大所以对风力发电技术基础上积极开展风力发电机组叶片技术
, ,
机叶片动态载荷理论分析的结果为今后的风研究对风电技术发展具有重要作用
, , 。
力发电机叶片的优化设计提供了依据
。 2 风力发电机叶片的基本载荷分析
1 国内外风力发电机叶片动态载荷的研究现载荷源
在风力发电机设计中需要考虑的载荷源
状,
目前国外的风力发电机计算机辅助设计包括空气动力载荷惯性力载荷包括
, :(1) ;(2) (
和制造技术已经基本成熟已经编制出风力发离心力和回转效应重力载荷控制系
。);(3) ;(4)
电机载荷计算软件包和前者统动作而引起的载荷包括刹车变桨距控制
STADS STADYN, (