文档介绍：第卷第期机械设计】. .
年月.
风力机叶片气动弹性和颤振主动控制研究进展
杨树莲,侯志强,任勇生。,王灿林
.山东工商学院计算机基础部,山东烟台;.海军航空工程学院研究生大队,山东烟台;
.山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛
摘要:文中首先结合国内外研究进展情况概括总结了大型风力机叶片气动弹性等效梁建模理论,以及解决风力机叶
片气动弹性稳定性问题的常用方法: 方法、动态失速模型和方法。其次,对在现代大型风力机叶片设计中颇受
关注的,智能材料在风力机叶片结构颤振及振动主动控制中的应用研究现状也给予了简要的介绍。最后指出一些尚待
进一步研究的问题,以及今后的发展方向。
关键词:水平轴风力机;气动弹性;;;智能材料;颤振抑制
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:一——
风能是绿色、环保和可再生的能源。在当今世界能源短原因。因此,叶片的气动弹性稳定性问题一直是人们所关注的
缺,同时又突出强调环保的情况下,大力开发利用风能发电乃研究课题。叶片气动弹性计算大都采用类似直升机旋翼的经
是普遍的趋势和潮流。风力机的叶片作为摄取风能的关键部典方法,分析叶片挥舞、摆振和扭转振动的组合。
件,它的气动性能和结构性能直接决定风力机的工作效率和运. 风力机叶片的等效梁建模理论
行寿命。随着风力机的大型化,势必寻求叶片的大型化、轻质水平轴风机的桨叶在简单情况下,可用一个中心铰接、弹簧
化和长寿化。由于大自然风力的随机性、叶片动力激扰的多样约束的刚性桨叶模型表示。文献把风力机叶片处理成一根
性、叶片变形之间及变形与气动力之间的耦合性,加之叶片经内侧一端安装在风轮轮毂上,而另一端是自由的弹性薄梁,利用
常要在失速工况下运行,决定了风力机叶片有着不同于普通叶牛顿法从非线性应变位移关系式导出了叶片挥舞一摆振一扭转
轮机叶片的特殊动力学失效行为,其中,气弹耦合经典颤振、失全耦合非线性偏微分方程。和从具有初始弯曲
速颤振对于现代大型柔性叶片无疑是最常见、最有危害的,颤和扭转的运动梁的运动及其变形的精确本征描述出发,由哈密尔
振是由于作大范围空间旋转的柔性叶片弯扭耦合变形及其气顿原理导出运动梁的精确动力学方程,并由此建立运动梁混合变
动力与弹性变形的耦合造成的。颤振交变应力会使叶片萌生分公式。该模型适合于处理本身具有几何非线性,在大位移运动
疲劳裂纹导致其断裂,是发展现代风力机亟待突破的瓶颈问状态下梁类结构的非线性动力学建模。由于混合变分公式是用
题。在开展大型风力机叶片气动弹性理论和颤振主动控制研紧凑的矩阵形式表示的,所以特别适合于低阶梁的有限元分析。
究中,一方面有助于深刻认识和揭示多种气动弹性现象发生的借助于有限元法的功效,它也具有处理各种复杂截面形状包括
规律及其相互转换的条件和机理,为叶片的优化设计提供理论实心、组合、厚壁、薄壁、开口或闭口、叶片、机翼剖面形状的一般
依据。另一方面为消除和预防所不希望发生的气动弹性不稳非均匀各向异性材料梁的能力,在风力机叶片的静力和动力气弹
定现象,以及降低由颤振和振动引发的叶片结构疲劳破坏事故稳定性问题中已得到了广泛的应用。
发生的机率奠定必要的基础。
针对非铰桨叶气动弹性问题,和推导了中等
文中分为风力机叶片气动弹性分析和颤振智能主动控制变形梁