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时间:2020-03-24
《基于三维风模型的风力机叶片载荷计算和偏移分析.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、基于三维风模型的风力机叶片载荷计算和偏移分析张少帅。,高桃桃,顾兆丹,程颖(1.连云港杰瑞电子有限公司,江苏连云港222006;2.华北电力大学机械工程系,河北保定071003)AerodynamicLoadCalculationandBladeDeflectionsAnalysisforHorizontalAxisWindTurbineZHANGShao—shuai,GAOTao—tao,GUZhao—dan,CHENGYing(1-LianyungangJARIElectronicsCo·,Ltd.,Lianyun~ang222006,China;2.DepartmentofMec
2、hanicalEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003,China)摘要:研究了风剪切、塔影效应和湍流影响下的Keywords:windturbine;loadcalculation;de叶片有效风速模型和气动载荷的计算方法。并以额flections;windshear;towershadow;turbulence定功率为2MW水平轴三叶片风力机为例,应用Bladed软件,分别在考虑风剪切、塔影效应和考虑0引言风剪切、塔影效应、风湍流2种情况下,对叶素挥舞方向(即垂直于风轮平面的方向)的风速分量、摆振随着风力
3、机发展的大型化,风力机塔架越来越方向(即平行于风轮平面的方向)的风速分量,相对高,叶片半径越来越大,使得风剪切、塔影效应和湍风速,摆振载荷和挥舞载荷,以及叶尖在摆振和挥舞流对风力机的影响越来越显著[1]。风剪切是指风方向的偏移进行计算和仿真分析。速随垂直高度的变化,塔影效应是指风遇到塔架堵关键词:风力机;载荷计算;偏移;风剪切;塔影塞改变大小和方向,二者是一个周期性变化的过程,效应;湍流使叶片在不同的截面和方位角处的风速和载荷不中图分类号:TM315;TM83同,呈现周期性变化口]。三维湍流风是指在纵向、横文献标识码:A向和竖向3个方向的风速是时刻变化的,这更能反文章编号:1001—2
4、257(2012)10~0018—04映出自然风的真实情况。用现实中大气层湍流的统Abstract:Thispaperstudiedtheeffectivewind计性表达形式,可以产生一种三维湍流风场。载荷speedmodelsandtheaerodynamicloadcalculation计算是风力机设计中最为关键的基础性工作,也是methodconsideringtheimpactofwindshear,tower所有后续风力机设计、分析工作的基础。采用动量一shadowandturbulence.BasedonBladedsoftware,叶素理论是目前风力机载荷的主要确定方法
5、]。established2MWthree—bladehorizontalaxis1风轮叶片上的有效风速模型windturbinemodel,andasanexample,calculated由于风剪切、塔影效应和风湍流的影响,风力机andanalyzethewindspeedcomponentsonedge—叶片将受到不平衡载荷的作用,即叶片在不同的高wise(thedirectionofparalleltothewindwheel度和位置所受的作用力不同,从而造成风轮的拍打plane)directionandflapwise(thedirectionofper—振动]。pendic
6、ulartothewindwheelplane)direction,the选择叶片坐标系,原点位于叶根截面中心,z轴relativewindspeed,edgewiseloadandflapwise沿叶片径向变桨轴,x轴沿主轴方向,y轴垂直于叶load,thedeflectionofbladeonedgewisedirection片轴和主轴。可通过叶片的方位角确定桨叶所处andflapwisedirection.的位置。V。为轮毂中心风速;H。为轮毂中心高度;收稿日期:2012—05—22r为距风力机转轴中心距离;H为高度为dr的叶·18·《机械与电子)2012(10)于三维风模型素的
7、离地高度,其与叶片方位角之间的关系为:一1一艮H,一Ho+t'COS0(1)一2.357口一0.7611.1风剪切效应模型口一0.535+2.76(0.138一A)。·。。作用在叶片i的叶素上的风剪切风速模型为:A一0.115[1+O.315(1一z/h)]为相对于地面的高度;h为边界层高度。枷)一(1十未c0s)V。(2)由上面的ImprovedvonKarman模型,可以计为叶片i的方位角;a为风剪切指数。算出自频谱密度和空间交叉相关特性,
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