為分析風(fēng)力機(jī)葉片的振動行為,采用Hermite梁單元對葉片進(jìn)行離散。將葉片的振動行為嵌入到氣動力的計算中,建立氣動彈性耦合的分析模型。將葉片的氣動阻尼系數(shù)運(yùn)用到虛功原理推導(dǎo)其氣動阻尼矩陣,再與結(jié)構(gòu)阻尼矩陣疊加生成總阻尼矩陣。根據(jù)葉片的幾何和結(jié)構(gòu)特征,深入分析葉片彎彎耦合產(chǎn)生的原因。得到彈性耦合項(xiàng)和阻尼耦合項(xiàng),然后建立彎彎耦合動力學(xué)方程,采用常加速度假設(shè)法求解方程。以NREL 5 MW風(fēng)力機(jī)為例,對其在額定風(fēng)況下的剪切流進(jìn)行仿真。結(jié)果表明,考慮彎彎耦合計算的葉片振動位移和速率比不考慮彎彎耦合時更大;葉片振動速率相比誘導(dǎo)速度（葉素動量理論）不能被忽略。 

【文章來源】：太陽能學(xué)報. 2020,41(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

翼型速度示意圖

由于葉片具有很大的展弦比，可將葉片視作懸臂梁。采用2節(jié)點(diǎn)梁單元對葉片進(jìn)行有限元離散，并采用Hermite形函數(shù)表征單元內(nèi)部變形。葉片離散簡圖如圖2所示，圖中rhub為輪轂半徑，Ω為風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，Li,i+1為梁單元長度，其中i代表第i個節(jié)點(diǎn)。Hermite形函數(shù)通過梁單元2個節(jié)點(diǎn)的位移和轉(zhuǎn)角表征單元內(nèi)部形狀，Hermite形函數(shù)可表示為：

對于空間梁單元，若梁截面不規(guī)則或坐標(biāo)軸未通過截面對稱軸，截面慣性積非零將導(dǎo)致彎彎耦合。對于截面為翼型的風(fēng)力機(jī)葉片，其不規(guī)則的幾何外形和較大的氣動扭角更容易導(dǎo)致葉片的彎彎耦合。本文取任一截面（如圖3所示）分析葉片的彈性彎彎耦合。本文取風(fēng)輪平面內(nèi)（y方向）和風(fēng)輪平面外（x方向）2個方向?qū)θ~片進(jìn)行氣彈耦合分析。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3215399