风力机叶片截面运动稳定性的数值分析.pdf

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1、·43·风力机叶片截面运动稳定性的数值分析裴兴林(酒泉职业技术学院机电工程系，甘肃酒泉735000)摘要：用数值方法绘出叶片振动的时问位移响应曲线，根据响应曲线得出叶片运行状态，进而确定影响风机叶片气动弹性稳定性的物理因素和关键参数。关键词：风力机叶片稳定性数值分析关键参数中图分类号：TK83文献标识码：A文章编号：1002—688612010}02—0(03—03NumericalValueAnalysisofMovementStabilityofWindTurbineTypeBladePEIxininAbstract：Thenumericalmethodistobeused

2、tomapthetimedisplacementresponsecurve，inaccordancewiththecorrespondingcunresgettherunning’Sstate，andthentodeterminethephysicalfactorandkeyparameterforimpactingtheblade’Saeroelasticstability．Keywords：bladeofthewindturbine；stability；numericalanlysis；keyparameter为重要的环节。同时，为今后开展大中型风力机的可靠性设0引言计提供

3、了重要的科学依据。因此，分析风力机叶片的稳定发展可再生能源是当前世界一个共同的趋势，可再生能性，从经济性和安全『生考虑，都具有重要意义。源是对气候变化和解决世界能源问题的重要技术手段。风1建立典型叶片截面运动微分方程力发电是一项新兴产业，尽管当前与常规火电相比有产业规模小，一次性投资大等不利因素，但风力发电对改善环境，减典型叶片截面运动稳定I生一除采用特征值判断外，还可少污染物排放，优化资源配置，优化电力结构有着不可估量的采用数值分析。本节利用龙格一库塔方法，求解风力发电机作用。从长远利益出发是保证可持续发展的战略措施。在叶片运动微分方程，并通过叶片运动规律的变化趋势，验证叶中

4、国的新能源开发利用中，风力发电最具规模化开发条件和片气动弹性稳定性分析方法的正确性和有效性。商业化发展前景，会成为将来中国一大产业。采用NACA63—418典型叶型，根据叶型数据求得的典型风机叶片具有尺寸大、外形复杂、精度要求高、对强度和叶片截面运动微分方程式是：刚度要求高、表面粗糙度要求高、要求质量分布均匀性好等特点，是整个风机的最核心部分，占整个风电机组成本的1／4到[]{：)+[一kh云k；hX+e]{：]：{)c1／3。国外叶片研制向大型化，低成本、高性能、轻量化发展。其材料由木制、布蒙皮、钢梁玻璃纤维、铝合金发展到玻璃钢、碳纤维复合材料等。：)其次，风能作为一种取之不

5、尽、用之不竭的清洁能源，是2确定迭代步长的方法可再生能源中最具有发展潜力的能源之一。发展风力发电，不仅可以节约常规能源，而且有利于环保，是改善能源结构，由式(1)可得风力机叶型颤振时的自由振动方程减少环境污染的有效途径之一，可带来直接的经济效益、社会为：效益和环境效益。所以，风力机的大型化是必然趋势。我国目前在这方面的研究及开发与欧洲国家相比有很大的差距。[)㈩要靠消化吸收引进技术和自主研究开发相结合，不断提高自将式(3)表示为：己的创新能力，逐步实现大型风力发电机国产化。要实现大型风力发电机国产化的目标，缩小与大型风力机研制国技术My+ky=0(4)水平间的差距，对风力机叶片

6、稳定性的研究是不可或缺且极其中：作者简介：裴兴林(1975一)，男，籍贯：甘肃酒泉，高校讲师，学士学位。收稿日期12009—9—21中国机械采购网。。·44·转振动的位移速度图，与前者相反，叶片横向振动位移、速：『mu1L0_，J度及扭转振动角位移、角速度随时间推移，都在逐步增大，叶片运动是发散的，系统出现不稳定现象。K=【一一kh乏^妻：+日】Jy：{【：}J设方程(4)解为：Y=Ysin(pt+咖)(5)其中，y是振幅列阵，P为圆频率，西为初相位。将式(5)代人自由振动微分方程(4)并整理，可得：l—plY=0(6)方程(6)存在非零解的条件是J—pl=0(7)由特征方程可

7、确定P的2个实根，所以振动周期‘==(8)plp2取T=rain(T，)，则：h1(9)以式(9)确定的时间间隔△￡作为迭代步长。3实例计算及分析本文分别以风速为=10m／s、16m／s、25m／s及40m／s工况为例，讨论叶型横向振动和扭转振动位移及加速度的运动规律，以此考察叶片典型截面的运动稳定性。从图(1，2)可得出，当风速”=10rn／s、16m／s时，叶片横向振动位移、速度及扭转振动角位移、角速度随时间推移，都在逐步减小。同时风速=16m／s振动幅度略大于=10m／s，且平动位移与