風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)5(載荷與振動(dòng))

一、風(fēng)力機(jī)葉片的加工與連接

二、風(fēng)力機(jī)的載荷三、風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)四、風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介

風(fēng)力機(jī)的載荷與振動(dòng)沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)1、風(fēng)力機(jī)葉片加工與連接葉片材料——玻璃纖維(GRP)、碳纖維(CFRP)等。葉片模具——葉背與葉盆分離的兩部分，再粘接。葉片結(jié)構(gòu)——蒙皮(膠衣層、纖維層、雙向纖維強(qiáng)度層等：提供氣動(dòng)外形，并抗彎曲與剪切)、主梁(單向承載能力強(qiáng)的纖維材料)及填充(聚氨酯的硬質(zhì)泡沫塑料：防局部失穩(wěn)或過(guò)大變型)的結(jié)構(gòu)。葉片鋪層——用纖維層鋪在模具上(可事先浸潤(rùn))，再注入聚酯樹(shù)酯或環(huán)氧樹(shù)酯(真空吸注法)。

“三明治”結(jié)構(gòu)——葉片后緣常采用，是在內(nèi)、外纖維鋪層間放入輕木層；通過(guò)適當(dāng)加工，使樹(shù)酯固化；再將葉型的兩個(gè)部分粘接在一起。(1)風(fēng)力機(jī)葉片的加工沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)1、風(fēng)力機(jī)葉片加工與連接沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)1、風(fēng)力機(jī)葉片加工與連接沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)(2)風(fēng)力機(jī)葉片的連接葉片葉尖部分：90%半徑區(qū)域Cp最大，故高升阻比的要求很重要。葉片葉根部分：速比低，為保證半徑方向轉(zhuǎn)矩相等，要求——弦長(zhǎng)、葉厚、攻角大等。葉片根部連接：通過(guò)金屬法蘭邊與輪轂相連。連接型式1：葉根埋放帶螺孔的金屬圓筒。連接型式2：所謂的“宜家螺栓”連接。沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)(2)風(fēng)力機(jī)葉片的連接沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)(2)風(fēng)力機(jī)葉片的連接沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)2、風(fēng)力機(jī)的載荷風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)載荷1：重力載荷載荷2：慣性載荷載荷3：氣動(dòng)載荷載荷4：操作載荷及其他(1)風(fēng)力機(jī)載荷的分類沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)2、風(fēng)力機(jī)的載荷風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)擺振：旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的彎矩(周向)揮舞：旋轉(zhuǎn)面外的彎矩(軸向)俯仰：縱向的轉(zhuǎn)矩(上下俯仰)偏移：橫向的轉(zhuǎn)矩(左右偏移)扭振：沿某軸的轉(zhuǎn)矩(扭轉(zhuǎn))(2)風(fēng)力機(jī)載荷的效果沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)2、風(fēng)力機(jī)的載荷風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)(2)風(fēng)力機(jī)載荷的效果沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)2、風(fēng)力機(jī)的載荷——重力載荷風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)2、風(fēng)力機(jī)的載荷——重力載荷風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)2、風(fēng)力機(jī)的載荷——慣性載荷風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)2、風(fēng)力機(jī)的載荷——慣性載荷風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)2、風(fēng)力機(jī)的載荷——?dú)鈩?dòng)載荷風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)輪周力與軸向推力——揮舞、俯仰偏航力——擺振、軸向推力弱(有利)風(fēng)切變——三葉片風(fēng)輪能自平衡擺振；但會(huì)產(chǎn)生俯仰塔影效應(yīng)——葉片周期性轉(zhuǎn)過(guò)塔架(風(fēng)擾動(dòng))、塔架卡門(mén)渦街(前擾)陣風(fēng)與湍流——強(qiáng)度、頻率不穩(wěn)定沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)2、風(fēng)力機(jī)的載荷——操作載荷及其他風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)制動(dòng)載荷——影響慣性載荷，產(chǎn)生附加載荷；變槳調(diào)節(jié)——附加載荷，特別是失效工況；偏航調(diào)節(jié)——附加載荷，特別是失效工況；變流器故障或發(fā)電機(jī)短路——逆向傳至葉輪；其他載荷——如，覆冰、失速、臺(tái)風(fēng)破壞等。沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)3、風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)自由振動(dòng)——激振力等于零時(shí)，由初始條件所決定的振動(dòng)，如緊急停車(chē)過(guò)程中葉片振動(dòng)。受迫振動(dòng)——即所謂的激振，如葉片(葉片-傳動(dòng)系統(tǒng))激振、機(jī)艙-塔架系統(tǒng)激振等。自由振動(dòng)頻率又稱固有頻率：從結(jié)構(gòu)和材料上進(jìn)行改善。激振的表示：振幅時(shí)程曲線、振動(dòng)模態(tài)曲線及頻率分布曲線(CompellDiagram，即坎貝爾圖)。沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)3、風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)：時(shí)程曲線風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)3、風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)：振動(dòng)模態(tài)曲線風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)3、風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)：坎貝爾圖風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)(1)風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)：葉片坎貝爾圖沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)(2)風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)：塔架貝爾圖沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)(3)風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)：系統(tǒng)坎貝爾圖沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)3、風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)：坎貝爾圖風(fēng)力機(jī)載荷與振動(dòng)低倍頻對(duì)振動(dòng)影響大——若低倍頻與固有頻率重合，將發(fā)生較強(qiáng)的共振。高倍頻的激振力弱些——對(duì)振動(dòng)的影響較小。避免某倍頻，特別是低倍頻與固有頻率的交點(diǎn)——離開(kāi)20%以外：確定合理的轉(zhuǎn)速范圍。注意考察振動(dòng)幅度較大的諧次。沈陽(yáng)工程學(xué)院風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)3