风力机叶片设计和稳定性分析-硕士论文

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1、西北工业大学硕士学位论文风力机叶片设计和稳定性分析姓名：刘晓燕申请学位级别：硕士专业：人机与环境工程指导教师：廖明夫20040101西北工业大学硕士学位论文中文摘要摘要叶片是风力机的核心部件，如果它发生不稳定的自激振动，那么叶片的颤振将会影响风力机的正常运行。本文应用Schmitz理论设计了一600七∥水平轴风力机的叶片，同时应用叶片基元法理论分析了该风机的气动性能。又从质量、刚度、气动力的角度出发，研究该风力机叶片振动的动态响应。本文把风力机叶片简化为悬臂梁，对梁截面的二维叶型建模，完整推导了二维叶型的线性运动微分方程和流／构耦合条件下系统的气动刚度和气动阻尼，此时

2、气动载荷与结构的位移矢量以及速度矢量是相互耦合的，再利用系统的特征值来判断叶片颤振是否发生，从而获得风机的稳定工作范围。本文采用了((Niedriggeschwindigkeitsprofile))叶型书的实验数据，对上述的600≈矿水平轴风力机叶片进行了计算和讨论。其次。通过用龙格—库塔的数值方法对微分方程进行迭代，所求出的系统各振动量变化规律和上述算例的特征值对比，结果是一致的。这就验证了建模的合理性和方程推导的正确性。最后，又对影响叶片颤振的结构动力参数进行了分析。【关键词】叶尖速度比气动刚度颤振气动阻尼气动弹性流构耦合西北工业大学硕：e学位论文英文摘要Abst

3、ract’I。hebladetSacentralpartofthewindturbine．Iftheunstableselfexcitedvibrationoccurstotheblade，suchflutterofthebladewillinfIucncethenormalrunningofthewindturbine，Inthispaper,Schmitztheoryisappliedtodesignthebladesofa600kWhorizontal—axiswindturbine，andaerodynamicperformanceofthewindturbi

4、neisanalyzedbythetheoryofthebladeelement．Moreoverthestudyofthedynamicallyresponseofthebladevibrationbehaviordepending0nmass，stiffnessandaerodynamicsismade．Inthepaper,thebladeofwindturbineissimplifiedasthecantileverbeam．Thelinearmotiondifferentialequationisestablishedbymodelingthetwo-dim

5、ensionalairfoilofthesectionofthebeam．Inaddition，aerodynamicstiffnessandaerodynamicdampingonthesystemarealreadyobtainedintheconditionoffluid-structureinteraction．Itisknownthataerodynamicloadsareassociated、vithbladevibration．Thesystematiceigenvaluesareusedtojudgewhethertheflutteroccurssoa

6、stofindthestableoperatingrangeofa、Ⅳindturbine。Severalcalculationsanddiscussionsabouttheaboveexample唧carriedoutonthebaseoftheexperimentdatainNiedriggeschwindigkeitsprofile．Secondly'agreementbetweentheresultfromthementionedeigenvaluearithmeticandtheresultfromnumericalcalculationintheairfo

7、ildifferentialequationwithRunge-Kut协methodwhichobtainthetrendofphysicalvariablequantitydemonstratethefactthattheassumedmodelandthegivenequationsarevatid．Keywords：tipspeedratioofabladeaeroelasticityflutteraerodynamicdampingaerodynamicstiffnessfluid．structureinteraction西北工业大学硕十学位