【摘要】：風(fēng)力機(jī)葉片是風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵部件,為了解決葉片受到陣風(fēng)或隨機(jī)風(fēng)作用后振動(dòng)衰減緩慢、葉片產(chǎn)生較大空間扭曲變形等問題,在葉片中嵌入壓電材料,運(yùn)用變分法、哈密頓(Hamilton)原理和扁殼理論,建立了壓電板殼式復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)的機(jī)-電耦合動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型,并應(yīng)用MATLAB軟件對葉片在施加控制電壓前后的響應(yīng)特征進(jìn)行了數(shù)值求解,根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析了葉片各方向位移、轉(zhuǎn)角隨時(shí)間的變化和風(fēng)載作用下控制電壓對葉片振動(dòng)的抑制情況。分析結(jié)果表明:施加控制電壓前,葉片在受到陣風(fēng)或隨機(jī)風(fēng)作用后,振動(dòng)衰減緩慢,在給葉片中壓電材料施加控制電壓后,在壓電材料的逆壓電效應(yīng)下,葉片的振動(dòng)衰減迅速,在極端風(fēng)速情況下能極大地提高風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性。因此,采用壓電材料,利用其逆壓電效應(yīng),根據(jù)風(fēng)載施加控制電壓,能夠有效抑制極端風(fēng)載作用下葉片的振動(dòng),從而提高其服役周期。
[Abstract]:The blade of wind turbine is the key component of wind turbine. In order to solve the problems of slow vibration attenuation and large space distortion caused by gust or random wind, the piezoelectric material is embedded in the blade and the variational method is used. Based on Hamiltonian (Hamilton) principle and shallow shell theory, the mechanical-electric coupling dynamics mathematical model of piezoelectric plate-shell composite blade structure is established, and the response characteristics of the blade before and after applying the control voltage are numerically solved by using MATLAB software. According to the calculated results, the influence of the control voltage on the blade vibration under the influence of wind load and the variation of the blade displacement and rotation angle with time are analyzed. The results show that the vibration of the blade attenuates slowly after being subjected to gust or random wind before the application of the control voltage. After applying the control voltage to the piezoelectric material in the blade, the vibration of the blade attenuates rapidly under the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric material. Aeroelastic stability of wind turbine blades can be greatly improved under extreme wind speed. Therefore, using piezoelectric material, using its inverse piezoelectric effect and applying control voltage according to wind load, the vibration of blade under extreme wind load can be effectively suppressed and its service life can be increased.
【作者單位】： 安徽科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院;合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;
【基金】：安徽省科技廳2017年重點(diǎn)研究項(xiàng)目(1704a0902058) 安徽省教育廳自然科學(xué)重大項(xiàng)目(KJ2017ZD44) 安徽科技學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目(AKZDXK2015C03);安徽科技學(xué)院穩(wěn)定人才基金資助項(xiàng)目(JXWD201602);安徽科技學(xué)院校級(jí)一般項(xiàng)目(ZRC2016492)
【分類號(hào)】：TH113.1

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本文編號(hào)：2319119