摘要：风轮的固有频率是风电叶片结构安全性设计中的关键参数。然而由于叶片典型的非线性结构特征,导致材质参数对风轮固有频率影响规律的诠释至今仍不够完备。基于这一背景,该文以小型水平轴风电叶片为研究对象,采用数值计算为主、实验测试为佐证的研究方法,深入探究叶片的固有振动频率随密度、弹性模量和泊松比变化的响应规律。研究发现:风轮1、3阶振型和2阶对称振型的固有频率值随着密度的变化呈现十分明显的二次方曲线规律,2阶反对称振型则呈比较理想的线性规律;风轮1阶、2阶振型固有频率值随弹性模量的变化亦呈十分明显的二次方曲线规律,3阶振型固有频率变化则表现出十分明显的线性特征。相关研究成果对于叶片结构性能的设计与优化具有较有益的参与价值。

摘要：基于自然风非定常性,结合某S翼型水平轴风力机实际运行条件拟合出3种动态入流函数,建立不同入流下的非稳态计算模型,研究动态入流对尾迹气动噪声和叶片压力脉动的影响。结果表明:各动态入流下各倍频声压级均高于恒定入流,大小规律表现为:扰动入流>渐变入流>阵风入流>恒定入流;动态入流对声压级的敏感性随倍频阶数增大而增强;沿轴向动态入流与恒定入流声压级差值逐渐增大;阵风入流、渐变入流和扰动入流的压力脉动峰值依次增大,这也是声压级产生相同大小规律的原因。通过分析入流情况对叶片声场分布和变化规律影响研究,对未来大型叶片噪声评估和降噪设计提供一定的理论和参考依据。

摘要：利用PULSE16.1结构振动分析系统,针对直径1.4 m的小型水平轴风力机风轮分别在安装S型叶尖小翼与否的状态下进行静、动频测试,通过静频数据结合谱分析法识别风轮动频。研究发现,S型叶尖小翼导致风轮1、2阶振动静频下降,其对2阶振动静频的衰减幅值较1阶振动大,对同阶反对称振动静频的衰减作用较对称振动大,并具有显著调节风轮2阶反对称振动动频和对称振动动频间差值的效用。研究同时发现,S型叶尖小翼可有效改变风轮1、2阶振动动频曲线走势,从而有效调节风轮进入和脱离共振区的转速,这对于风轮最佳转速设计和避免共振设计具有较重要的意义。S型叶尖小翼对圆盘效应振动频率和轴向窜动效应振动频率影响很小,但在很大区域的转速范围内,圆盘效应振动动频曲线总是伴随风轮转速1倍频,并出现在1倍频振动带范围内,这一发现有可能为很多风力机叶片在远短于设计寿命期内频繁发生疲劳损伤事故提供新的解释。

摘要：利用国际上先进的PULSE16.1结构振动分析系统,对4个风力机风轮进行模态测试,发现风轮在挂机状态下,低频时存在轴向窜动效应和圆盘效应两种普遍存在的振动方式。振动发生时叶根处分别伴随着往复式和回转式剪切应力,影响到风力机的安全稳定运行和寿命。同时,利用挂机实验对比证明了通常采取的风轮通过夹具安装后在平面上进行模态实验的方法,对风轮振动特性的完整和准确获得均存在一定的影响。初探性分析,轴向窜动效应的产生因主要与塔架的弹性有关;圆盘效应的产生因主要与风轮的安装方式有关。相关研究成果有可能为很多风力机叶片在远短于设计寿命期频繁发生疲劳损伤事故的分析提供新的思路和理论支撑。

摘要：为了获得风轮1,2阶振动频率随工况变化的敏感性,寻找风力机避振设计的主要途径及准确判别风力机发生疲劳损伤或断裂事故的主要诱因,利用流固耦合分析方法,针对某小型水平轴风力机风轮进行数值模态分析,分别获得了风轮1,2阶振动频率随来流风速和离心力变化的响应曲线,并用试验验证了数值计算结果的可靠性。研究结果表明:离心力对风轮动态振动频率的影响较气动载荷显著;风轮1阶对称振动频率随工况变化最为敏感,其触发的振动应力大于风轮其他1,2阶振动应力,是风轮结构动力学特性设计中最值得关注的参数;风轮1阶动频随气动载荷变化的生长规律呈二次方曲线形式,2阶动频随气动载荷变化的生长规律呈线性。

摘要：针对风轮的轴向窜动效应和陀螺效应振动特性,采用流固耦合分析原理进行模态数值模拟及风力机实际运行状态下的试验验证.结论发现:轴向窜动效应振动的触发源于塔架弹性,气动载荷和离心力对该类振动频率的变化基本没有影响;陀螺效应振动的触发源于同一时刻不同叶片表面气动压力的不对称,气动载荷中的周向力是导致该类振动频率发生变化的主要原因,轴向力则对其振动频率的变化没有影响,离心力对该类振动频率的变化影响不大,且近似成线性.相关研究成果,可能为很多风力机在远短于设计寿命期内频繁发生叶根损伤和断裂、变速箱齿轮严重磨损、发电机主轴变形等一些困扰学界的问题提供新的分析思路和答案.

摘要：提出一种M形叶尖小翼,以SD2030翼型叶片为模型,首先在叶片输出功率改良方面证实小翼几何结构设计的成功。在此基础上,通过实验测试探究小翼对叶片输出功率和振动频率影响的敏感性和规律性。研究揭示:不同工况下,小翼对叶片做功能力均具有较好的增益效果,且随来流风速和叶片转速的增大,增益效果增强;小翼具有调节叶片最大输出功率值及其出现所对应工况的能力;小翼对叶片1、2阶反对称振型固有振动频率值的减小程度明显高于同阶对称振型固有振动频率值的降低;同时,小翼具有调节叶片穿越共振带的能力,这对于叶片最佳转速和避免共振的设计与性能改良具有重要的实用意义。

摘要：利用Pulse16.1结构振动分析系统,针对直径为1.4 m的小型水平轴风力机风轮进行静态固有振动频率和动态振动频率测试.研究发现:气动载荷对风轮二阶以下振动动频影响相对较小,且对一、二阶反对称振动动频的影响略大于对称振动动频;离心力对风轮二阶以下振动动频影响较显著,且对一、二阶对称振动动频的影响大于对反对称振动动频.此外,圆盘效应所引起的振动应力高于二阶以下其他振动应力,轴向窜动效应引起的振动应力介于一、二阶振动应力之间,这一结论与风轮静频测试中所获应力结果有很大的差异性,从而也考证了通过风轮静态测试间接分析其动态振动应力的方法并不适用.相关研究成果可为风力机在远短于设计寿命期内频繁发生疲劳损伤或断裂提供新的分析思路,同时为小型风力机风轮结构动力学性能的合理设计提供一定的理论支撑.

摘要：受早期新能源产业技术发展制约,许多处于运营期后期的风电机组的各个部件出现不同程度的老化情况,运行状况呈现逐年下降趋势。此时需要对风电机组进行建模计算以进一步对其各部件进行分析。对风机进行建立模型时,通常会遇到机组设计参数缺失的现象,尤其是风电叶片的气动外形部分。通过相似参考参数将风电机组气动性能与叶片气动布局相关联,构建一种大型风电机组叶片气动计算相似模型。与目标机组模型各项气动参数对比发现,构建的相似机组模型在风能利用系数、气动转矩、气动功率方面很好地反映了目标机组性能。

摘要：针对某分布式水平轴风力机叶片,首次提出于翼型吸力面上进行翼型凹变的结构改良,以额定工况时不降低叶片功率输出为前提,成功地将翼型凹变应用于叶片刚度、阻尼比和固有频率的有益改进。研究揭示,翼型向内侧凹变可较好地控制叶片吸力面上气流交汇的位置和影响范围,配合凹槽对汇聚流线的诱导效应,可在一定程度上减小气体流动的能量损失,进而提升叶片的气动性能。此外,翼型凹变可显著提升风轮1阶、2阶阻尼比3%～9%,提升叶片刚度值32%,同时可有效降低叶片最大位移和最大应变值分别为28%和19%。翼型凹变在风力机叶片设计中的成功应用,不仅可为翼型族的衍生提供了新的实现方法,同时可为叶片气动性能和结构动力学性能的兼优性开发提供新的实现途径。