兆瓦级风电机组风力桨叶动力学仿真与优化研究

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1、学校代号：10532学号：P09021071密级：湖南大学工程硕士学位论文兆瓦级风电机组风力桨叶动力学仿真与优化研究学位申请人姓名：割丞鹾导师姓名及职称：郢加强副数援』簋昱～匿鳇差婴塞虽级直缓至猩垭培养单位：狃越皇运载王程堂睦专业名称：扭越工程论文提交日期：2Q12玺2旦!墨旦论文答辩日期：2Q12生3且31旦答辩委员会主席：萱童遗教援』谴昱8r‘‘h一。L卜一■㈠』"■hk．9辱飞囊一J；毒，√．J___力●．。，，，__，。牛．．，吖扫●“。一一，％毒，缈∥—l_．．1—．■，．I_．◆。．，川llffI㈣

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11、ndynamicsimulationforMW—levelwindturbinebladesandtheiroptimizationbyLIUGuanlinB．E．(HunanUniVersity)2005Athesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsf6rthedegreeofMasterofEngineeringlnMechanicalengineeringintheGraduateSchoolofHunanUniVersitySuperVisorAssociateprofessorEJiaqiangProfessorofsen

12、iorengineerCHENJianmeiMarch，2012湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曲1骚磷日期：加12，年华月／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全

13、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在～一年解密后适用本授权书。2、不保密囤。(请在以上相应方框内打“√")作者签名：导师签名：刭经柳日期：汐廖年仁月／日日期：／}2年红月／日兆瓦级风电机组风／J桨叶动力学仿真与优化研究摘要近年来，兆瓦级风电机组已发展成为风能利用的主流风电设备。而作为兆瓦级风电机组重要的组成部分，桨叶是受力最为复杂，最难以设计的风力机构件。如何有效研究处在气动力、惯性力和弹性力耦合作用之中的桨叶气动性能，将有望成为从技术上解决兆瓦级风电机组安全性和可靠性等问题的一种有效措施，目前己成为兆瓦级风电

14、机组研发领域的研究热点。为此，本文以可再生能源电力技术湖南省重点实验室开放基金项目[2011l旺JJ001]“兆瓦级风电机组风力桨叶多学科设计优化理论方法”为依托，采用数值仿真与实验验证相结合的方法，研究分析风轮和桨叶的动力学性能，并提出兆瓦级风电机组风力桨叶的多学科优化设计理论方法，论文的主要工作和创新点如下：(1)基于动量．叶素理论的兆瓦级风电机组风力桨叶气动载荷模型，采用BladedforWindows软件对1．65Mw变速变桨距风电机组桨叶气动特性进行了计算，结果表明，1．65MW变速变桨距风电机组桨叶与1．80MW风电机组匹配时，桨叶气动性能较好和风速适应范围较宽，叶根等效疲劳载荷和

15、叶根极限载荷均小于该桨叶载荷的原设计值。(2)基于模态分析理论建立了变速变桨距风电机组桨叶有限元模型，并对桨叶进行了模态分析，得到桨叶前10阶固有频率和振型。结果表明：作用在变速变桨距风电机组桨叶的动态激励频率明显偏离变速变桨距风电机组桨叶的固有频率，故正常运转的变速变桨距风电机组桨叶不会产生共振现象。(3)以兆瓦级风电机组风力桨叶气动性能、质量、桨片根部的极限推力和噪声水平为目标函数建立多学科设计优化模型，并充分考虑各学科之间的耦合效应，采用自适应混沌优化算法对多学科设计优化模型进行求解，结果表明，多学科设计优化后的兆瓦级风电机组风力桨叶性能得到较大改善。关键词：风电机组；风力桨叶；气动性能

16、；模态分析；多学科设计优化II丁程硕}j学位论文AbstrctReceIlny，MW—levelwindt11_rbinehaSdeVelopedinto也emainstreamwindpowerequipment恤windpowerutilization．Howev％asanimportantpartofMW-leVelwindturbine，mebladeisthemoStcomplex锄dd