【摘要】：從重力調(diào)速型風力機限速機構側偏及回位機理角度出發(fā),以力矩動態(tài)平衡為條件,采用Matlab編程軟件優(yōu)化選取出最優(yōu)傾角組合并通過搭建車載實驗平臺進行實驗驗證,研究分析斜鉸軸后傾角β'及側傾角β"的變化對整機側偏性能的影響,也將會為今后限速機構參數(shù)的進一步優(yōu)化設計提供寶貴的經(jīng)驗。應用空氣動力學及葉素理論,將風輪側偏過程中葉片上的阻力及升力進行分解,推導出風輪側偏力矩M_P�？紤]到風輪尾流對尾翼受力的影響,引入氣流相對于尾翼平面上的攻角α,得到尾翼氣動力F_v相對于斜鉸軸的氣動力矩M_(sv)和偏轉軸的氣動力矩M_(zv)及尾翼重力回位力矩M_b。指出限速機構側偏的研究重點在于側偏時力矩之間動態(tài)平衡的過程。在β'≤β"及β'β"傾角結構中選擇4組傾角組合作為結構傾角初選數(shù)據(jù),利用Matlab編程軟件繪制出力矩M_p及M_b隨風輪側偏角度改變的變化曲線圖,引入φ臨界的概念,從力矩曲線變化趨勢上初步判定β'β"結構是可取的,可以保證重力調(diào)速型風力機在較大的風輪側偏角范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。提出限速機構參數(shù)的選取原則,給定風力機本體結構初始重要設計尺寸:風輪前伸距離f為0.12m、偏心距ε為0.045m。聯(lián)立公式M_p及M_b,推導出風輪前伸距離f、偏心距ε、后傾角β'、側傾角β"與φ臨界之間的關系為臨界,可以得到最優(yōu)側偏工況下φ臨界為69.44°。在β'β"結構中,1°≤β'≤12°及1°≤β"≤12°范圍內(nèi),將66組(β',β")傾角組合分別代入Matlab編程軟件中依次求解不同傾角組合下的φ臨界值,計算結果表明在(12,5)及(8,3)組合下,φ臨界為67.26°及69.39°,較為接近最優(yōu)側偏工況下φ臨界69.44°,故在β'β"結構中已優(yōu)化選取出(12,5)及(8,3)兩組合理的傾角組合。通過搭建車載實驗平臺進行實驗驗證,實驗數(shù)據(jù)表明:β'≤β"結構下,限速機構出現(xiàn)提前或滯后側偏的狀況,易造成風力機出現(xiàn)順槳或飛車現(xiàn)象;β'β"結構下,找到一組傾角組合為(12,5)使得功率較為接近額定功率,間接證明從側偏機理公式角度出發(fā),以力矩動態(tài)平衡為條件,尋找出優(yōu)化結果的途徑及方法是可靠的。為了探尋單獨改變后傾角β'及側傾角β"情況下對風力機側偏及回位性能的影響,調(diào)節(jié)后傾角值為4°、6°、8°、10°、12°,側傾角值為1°、2°、3°、4°、5°進行車載實驗分析,結果表明:單獨改變后傾角β'情況下,存在一個臨界后傾角,使得在一定區(qū)域內(nèi),發(fā)生側偏時所對應風速的大小隨著后傾角β'的增大而增大,當超過臨界后傾角后,而是隨著后傾角β'的增大而減小。單獨改變側傾角β"情況下,側偏時所對應風速的大小隨著側傾角β"的增大而增大,呈正相關關系;風力機穩(wěn)定側偏時的輸出功率隨著側傾角β"的增大而增大,這是重力調(diào)速型風力機工作運行過程中的主要特征。
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TK83

【參考文獻】

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本文編號：2727911