發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 04:03

【摘要】： 風(fēng)能的利用對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)具有深遠(yuǎn)意義。近年來(lái),兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)成為發(fā)展的主流,大型水平軸風(fēng)力機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的柔性多體系統(tǒng),系統(tǒng)之間的耦合作用較為顯著,良好的動(dòng)力學(xué)特性對(duì)于風(fēng)力機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行很重要。作為直接的捕風(fēng)機(jī)構(gòu),葉片尺寸的大型化使得其柔性不斷增強(qiáng),合理的整機(jī)動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)能夠增強(qiáng)風(fēng)機(jī)的抗臺(tái)風(fēng)性能,拓寬高風(fēng)速下運(yùn)行的可靠性。 本文在對(duì)風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論研究的基礎(chǔ)上,采用有限元分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法,針對(duì)單葉片和風(fēng)力機(jī)整機(jī)多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:葉片正常工作時(shí)的動(dòng)力剛化因素對(duì)葉片自然頻率的影響較小,葉片在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生共振,通過(guò)單向?qū)愉亴咏嵌鹊母淖兡軌蝻@著的調(diào)整葉片的固有頻率,非定常風(fēng)的激勵(lì)使得葉片振動(dòng)產(chǎn)生與葉片鋪層結(jié)構(gòu)相關(guān)的交變應(yīng)力;對(duì)塔架自然頻率調(diào)諧方法和系統(tǒng)耦合頻率的研究結(jié)果表明:相對(duì)于壁厚和截面慣性矩,塔架的高徑比能夠顯著的改變自身的柔度和一階彎曲頻率,這對(duì)塔架的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義,風(fēng)輪塔架系統(tǒng)的耦合頻率與塔架的柔度成正比;在陣風(fēng)載荷激勵(lì)下,對(duì)風(fēng)力機(jī)多體系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果表明:風(fēng)力機(jī)三葉片和塔架各處的位移、速度和加速度響應(yīng)呈現(xiàn)周期性交變,風(fēng)輪和塔架聯(lián)接軸的剛度會(huì)對(duì)葉片輪轂和塔頂附近的動(dòng)態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生較大影響。 同時(shí),根據(jù)風(fēng)力機(jī)多體系統(tǒng)和沿海一類棕櫚科植物工作環(huán)境應(yīng)力的相似性,結(jié)合仿生學(xué)方法對(duì)植物樹(shù)干進(jìn)行了樣本測(cè)量和材料的拉伸試驗(yàn),獲得了樹(shù)干截面直徑的幾何分級(jí)和結(jié)構(gòu)材料的分級(jí)特征;并與塔架有限元模型進(jìn)行了靜動(dòng)力學(xué)性能對(duì)比,結(jié)果表明:相對(duì)于塔架,棕櫚樹(shù)干具有良好的柔性,從而能夠減少外載荷引起的應(yīng)力損傷和提高對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)性,這對(duì)于柔性風(fēng)力機(jī)的仿生設(shè)計(jì)和抗臺(tái)風(fēng)設(shè)計(jì)具有重要的借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TK83

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本文編號(hào)：2673706