文档介绍：云南水力发电第卷
第期
基于的风力机风轮叶片动力学特性研究
陈荣盛,张礼达,王旭,张彦南
西华大学能源与环境学院,四川成都
摘要:针对风力机的风轮叶片,采用软件进行有限元分析,得到了风力机风轮叶片上不同阶次的振动频率,为风
力机运行参数提供了安全方面的理论基础。
关键词:风力机;风轮叶片;有限元;振动频率
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:———
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引言表叶片部分相关参数表
风能是空气流动所产生的动能,是一种取之不
尽、无任何污染的可再生能源。风时刻都在变化,据
可查的记录表明,
变到/,这些阵风为风力机提供了变化的气动
外载。风速不仅大小变化,方向也会变化,随着风向
的变化,风轮轴作对风调向运动,从而产生陀螺力
矩,它作用在叶片上是一种变化的惯性载荷。除此
之外,对于大型风力机,叶片自身的重量也是不可忽
视的载荷,这个载荷对转动的叶片也是不断变化的。
由于这些因素的共同作用,风力机在运行过程中,很
容易出现颤振,导致叶片破坏。因此,对风轮叶片进
行有限元分析,研究工程机械的固有频率和振型,从
而预计和分析其在外载荷作用下的结构动力学特
性,显得十分必要。
风轮叶片模型概况
本文以一额定功率为风力机的风轮叶片图风轮叶片三维实体模型图
作实例计算对象图卜,其部分相关参数如表。
收稿日期:——
基金项目:四川省重点学科基金项目资助
作者简介:陈荣盛一,男,广西北海人,硕士研究生,主要研究方向为风力机叶片设计与研究。
陈荣盛,张礼达,王旭,张彦南基于的风力机风轮叶片动力学特性研究
图叶片上的载荷分布图
叶片的动力学分析
将已经保存好的叶片三维模型文件导人
中,进行叶片的模态分析。采用玻璃纤维增强
复合材料,其材料性能参数见表。
表材料性能参数表
图风轮三维实体模型图
根据文献,风轮单位扫掠面上推力载荷取为:
￡/
作用在风轮上总的载荷为:
. 最后得到计算结果。读取通用
这个载荷由三个叶片共同承受,并且以三角形处理器结果,得到风力机叶片在前十一阶次的各个
模式线形分布如图,在叶根端处最小为,而在频率及各个振型,如图图中省略了—及阶
叶尖处达到最大为./ ,每个叶片应当承受次。
的极端载荷为: 叶片静止时零转速,前十一阶固有频率如表
所示。
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从图中可以看出,叶片前六阶振型中,第一阶主
‰:言××..。要形式为挥舞振动,第二阶振动形式主要
一阶模态阶模态
云南水力发电年第期
七阶模态阶模态
九阶模态十一阶模态
—、阶次未示出
表叶片静止时的固有频率表
为摆振。前几阶均以挥舞及摆振及其相中,叶片的旋转会使其固有频率有所改变;而叶片在
互耦合振动为主,即挥舞和摆振为风力机风轮的主颤振时的固有频率是系统的藕合振动频率。但在一
要振动。七阶挥舞加扭振,直到第十一阶振型,才能般情况下,系统的耦合振动频率同静止状态下单个
明显看出扭转振动的影响。叶片的自由振动频率接近。