隨著現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展,能源消耗量與日俱增,以風(fēng)能、太陽能為代表的可再生能源長期內(nèi)保持穩(wěn)定的增長。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是收集風(fēng)能和產(chǎn)生電能的設(shè)備,葉片是收集風(fēng)能的核心部件。由于葉片具有較高柔性,在承受風(fēng)力、葉片重量、離心力等所帶來的力和彎矩以及環(huán)境因素影響下,會失速而產(chǎn)生不可預(yù)測的振動,導(dǎo)致葉片結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞、失效,影響發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行。通過各種被動、主動及主被動混合致動器可以有效抑制葉片的振動,本課題采用壓電片作為傳感器和致動器,結(jié)合阻尼片,對風(fēng)機(jī)葉片振動的主動、被動控制以及主被動混合振動控制策略進(jìn)行研究。首先對風(fēng)力機(jī)葉片的空氣動力學(xué)特性及其參數(shù)進(jìn)行分析,在制動盤模型和葉素動量理論基礎(chǔ)上建立了風(fēng)力機(jī)的坐標(biāo)系,基于哈密爾頓原理推導(dǎo)了風(fēng)機(jī)葉片的動力學(xué)方程,并以此為基礎(chǔ)對風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行了設(shè)計及優(yōu)化;其次,在研究葉片的低階振動時,基于歐拉伯努利梁理論推導(dǎo)出葉片的振動方程,并使用有限元分析軟件COMSOL對葉片設(shè)計風(fēng)速下的葉片振動特性進(jìn)行了數(shù)值仿真分析;根據(jù)上述的理論分析和數(shù)值仿真的結(jié)果,分別設(shè)計了 7種不同的葉片振動控制方案,并利用數(shù)值仿真的方法對抑振效果進(jìn)行了分析比對;最后,設(shè)計并搭建了葉片振動控制實(shí)驗(yàn)平... 

【文章來源】：安徽工程大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 葉片振動理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 葉片振動控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
第2章 風(fēng)力機(jī)葉片基本理論
    2.1 風(fēng)力機(jī)葉片及其翼型
    2.2 葉片空氣動力學(xué)理論
        2.2.1 制動盤模型及貝茨極限
        2.2.2 尾流旋轉(zhuǎn)帶來的影響
        2.2.3 葉素動量理論
    2.3 葉片動力學(xué)建模
    2.4 本章小結(jié)
第3章 葉片設(shè)計及振動系統(tǒng)建模
    3.1 葉片設(shè)計及其優(yōu)化
        3.1.1 葉片參數(shù)設(shè)計及其優(yōu)化
        3.1.2 葉片的三維建模
    3.2 葉片振動系統(tǒng)建模
    3.3 流固耦合基本理論
    3.4 本章小結(jié)
第4章 風(fēng)機(jī)葉片振動特性及控制研究
    4.1 葉片翼型二維流場模擬
    4.2 葉片振動控制策略研究
        4.2.1 葉片振動模態(tài)分析
        4.2.2 葉片振動控制策略研究
    4.3 葉片振動控制數(shù)值仿真
        4.3.1 葉片一階振動控制
        4.3.2 二階振動控制
    4.4 本章小結(jié)
第5章 葉片振動控制實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計
    5.2 實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計
        5.2.1 風(fēng)洞工作原理
        5.2.2 風(fēng)洞結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.2.3 風(fēng)洞流場數(shù)值仿真
        5.2.4 其它實(shí)驗(yàn)儀器
    5.3 實(shí)驗(yàn)研究
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 葉片設(shè)計實(shí)例
攻讀學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及行業(yè)發(fā)展分析[J]. 柴向春,奎明瑋.  中國新通信. 2018(21)
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[3]擾電/壓電復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片振動主動控制實(shí)驗(yàn)研究[J]. 喬印虎,韓江,張春燕,陳杰平,緱瑞賓,柳偉續(xù).  太陽能學(xué)報. 2017(09)
[4]壓電陶瓷智能材料的風(fēng)機(jī)葉片振動主動控制研究[J]. 劉姝,李中濤,秦廷,劉巖,李陽.  大電機(jī)技術(shù). 2015(04)
[5]世界能源現(xiàn)狀和未來[J]. 樊東黎.  金屬熱處理. 2011(10)
[6]立軸風(fēng)力機(jī)空氣動力學(xué)性能流管模型研究[J]. 廖康平,盛其虎,張亮.  太陽能學(xué)報. 2009(09)
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博士論文
[1]壓電板殼風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計與振動控制研究[D]. 喬印虎.合肥工業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于先進(jìn)辨識算法的風(fēng)機(jī)葉片間接自校正PID振動控制[D]. 徐燕.揚(yáng)州大學(xué) 2016
[2]小型低速風(fēng)洞的設(shè)計與試驗(yàn)[D]. 孔麗麗.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
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本文編號：3013666