风力机桨叶机械动力学特性实验研究

发布时间：2023-02-09 19:56

　　风力机桨叶是风力发电机组的关键部件，桨叶的结构设计是整个风力机组设计的基础。风力发电机组运行于大气中，风机的桨叶工作环境特别恶劣，受到气动载荷、重力载荷和惯性载荷的叠加作用，而且长期不停的工作，风力发电机的桨叶损坏率较高，桨叶损坏对风力发电造成了很大的经济损失。因此对风力机桨叶进行机械动力学特性测试和分析，对提高风力发电整体效率和节约风力发电成本，进一步促进风力发电是很有必要的。 本文采用理论计算和实验研究相结合的方法，以实验研究为主对风力机桨叶机械动力学特性进行研究分析，针对风力机桨叶进行了模态测试实验、静力测试实验和覆冰状态下的桨叶模态测试实验。 首先介绍了以风力机桨叶振动特性分析实验装置实验台待测桨叶为例，在Solidworks软件中建立风力机桨叶实体模型，应用有限元软件ANSYS对静止状态下的桨叶进行振动模态分析和静力分析，得出了风力机桨叶的固有频率和振型，并获得了风力机桨叶的主要承力部件，为后续的实验研究打下了重要的理论基础。 然后，利用实验室建成的风力机桨叶振动特性分析装置及其主要实验设备，分别设计了风力机桨叶模态测试和静力测试实验系统和实验方法，采用不测力法、测力法和共振...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源、研究背景及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景及意义
    1.2 风力机桨叶动力学特性研究现状
        1.2.1 模态测试实验的研究
        1.2.2 静力测试实验的研究
        1.2.3 风力机桨叶覆冰动力学特性的研究
    1.3 研究思路及本文研究内容
第二章 风力机桨叶动力学特性的理论计算与分析
    2.1 引言
    2.2 风力机桨叶模型建立
        2.2.1 风力机桨叶几何模型测量方法
        2.2.2 基于 SolidWorks 的桨叶模型建立
    2.3 基于有限元的风力机桨叶模态分析
        2.3.1 模态分析基础理论
        2.3.2 有限元软件简介
        2.3.3 有限元模态分析结果
    2.4 风力机桨叶静力分析及结果
    2.5 本章小结
第三章 风力机桨叶动力学特性测试实验系统
    3.1 引言
    3.2 风力机桨叶的动力特性实验台
    3.3 风力机桨叶模态测试实验基本理论与方法
        3.3.1 理论基础
        3.3.2 实验模态分析基本步骤
        3.3.3 模态测试主要设备
        3.3.4 风力机桨叶模态测试步骤
    3.4 风力机桨叶静力测试实验
        3.4.1 风力机桨叶静力测试实验系统
        3.4.2 静力测试实验方法
    3.5 本章小结
第四章 风力机桨叶动力学特性测试结果与分析
    4.1 引言
    4.2 模态测试结果处理与分析
        4.2.1 模态参数结果与分析
        4.2.2 模态判定准则
        4.2.3 模态测试结果分析
    4.3 风力机桨叶静力测试结果处理与分析
        4.3.1 各截面应变测试结果的处理与分析
        4.3.2 桨叶的弯矩计算及结果分析
        4.3.3 静力测试实验结果分析
    4.4 本章小结
第五章 风力机桨叶覆冰动力学特性影响实验
    5.1 引言
    5.2 风力机桨叶覆冰危害
        5.2.1 电能产出损失
        5.2.2 安全隐患
        5.2.3 噪声问题
    5.3 风力机桨叶覆冰实验方案设计
        5.3.1 风力机桨叶覆冰实验原理
        5.3.2 实验台系统
        5.3.3 实验内容
        5.3.4 覆冰操作方案
    5.4 风力机桨叶覆冰测试结果分析
    5.5 基于多传感器振动信号的覆冰厚度评价方法
        5.5.1 多传感器信息技术的理论方法
        5.5.2 覆冰厚度评价计算方法
        5.5.3 计算示例
        5.5.4 数据拟合处理
    5.6 本章小结
全文总结及展望
参考文献
致谢
附录A
详细摘要



本文编号：3739159