基于CST参数化方法的风电叶片翼型建模及软件实现

在风电叶片翼型的气动设计优化研究过程中,CST参数化方法能够通过较少的几何设计变量来表现出翼型的几何形状。为提高该参数化方法的拟合精度,分别针对CST参数化方法中形函数在选择不同次数时的拟合精度进行计算和讨论,并通过计算机编程语言完整地实现CST参数化。以叶片NACA4412为例,将利用CST参数化方法处理后的翼型导入CFD软件进行气动仿真,将其结果和原始翼型气动仿真结果进行比较,结果表明,两种翼型呈现近似的气动性能,验证了形函数最优次数的准确性及CST参数化方法的编程可行性。

高压射流破冰仿真研究

风力发电技术领域中风机覆冰已成为制约风电机组安全运营的重大隐患.为研究连续高压射流对冰层的冲击破碎,将该过程简化为细长圆柱,对有限大的冰块冲击破碎的过程,基于SPH方法建立高压射流破碎冰层有限元模型,观察射流撞击冰块发生失效破碎时冰块的碎裂程度.模拟了随时间变化的应力波演化以及与之相对应的冰层破坏效果.分析了不同射流速度、射流角度以及喷嘴口径对射流碎冰程度的影响,并为满足高效、节能的除冰方法选择射流速度为80m/s、射流角度为75°、喷嘴口径为2 mm的射流方式.

风机叶片巡检机器人快速检测路径规划算法

提出一种基于风力机叶片仿真分析的巡检机器人快速检测方法,通过对风机叶片进行静强度仿真分析得到其应力云图,基于云图模型进行环境建模,针对传统A^(*)算法提出改进,进行了权重值改进、拐角优化以及路径平滑处理,并针对不同情况分别进行仿真分析对比实验。实验结果表明,所设计方案可以改进算法搜索效率,在完成既定目标的前提下缩短了路径长度,减少了搜索时间,可以实现风机叶片巡检机器人快速检测任务。

风电塔筒外壁爬壁机器人结构设计

以风电塔筒外壁运维检测机器人为研究对象,设计了一款可适应风电塔筒外壁曲面的爬壁机器人。针对机器人所处的工作环境,设计了机器人的整体结构布局,计算并验证了机器人所用驱动气缸的参数。根据机器人的整体结构布局,详细介绍了机器人的转向运动原理。最后对机器人的曲面适应性进行了计算分析,验证了机器人的曲面适应性,证明了结构设计的合理性。

海上盐雾环境对风力机翼型气动性能的影响

为探究海上潮湿盐雾环境变化对海上风机翼型气动性能产生的影响,采用组分运输模型与离散相模型对海上盐雾环境进行环境模型建立和参数设定,结合壁面沉积模型用户自定义函数,以NACA4415翼型为研究对象进行数值模拟。研究发现:翼型的升阻力系数随着盐雾浓度的增加而增大,随着空气湿度的升高而减小;颗粒在翼型表面0.2~0.8弦长处均匀分布,在靠近前缘处沉积较少,尾缘沉积较多;速度的增加会降低颗粒的沉积率,翼型攻角升高会改变表面速度分布,影响翼型表面颗粒沉积率;空气湿度升高会减少盐雾颗粒在翼型表面的沉积量,在沉积量较多的区域降低更加明显,并且随着攻角的增大,湿度的影响逐渐减小。

磁力馈能悬架的设计与实验研究

馈能悬架在完成被动悬架相关功能的同时,可实现对振动能量的回收。本文提出了一种在保留原被动悬架弹簧与阻尼结构的基础上,融入法拉第电磁感应馈能元件的磁力馈能悬架结构,保证原有悬架的安全性,同时实现无接触、无摩擦、无需润滑的馈能功能。本文阐述了该馈能悬架的工作原理与基本结构,并对悬架结构进行优化设计。进而研制了磁力馈能悬架的原理样机及馈能实验台架,研究在变频率、变幅值的正弦激励下,悬架系统的输出电压特性。实验结果表明:馈能悬架的输出电压与正弦激励的幅值和频率呈正相关。为了验证馈能悬架的自供电性与实用性,选用传感器作为负载,在7 Hz,4 mm的正弦激励下,馈能悬架可持续输出的电压为22 V成功地为传感器供电。

兆瓦级风力发电机组的稳定性分析

建立了风轮转子/塔架系统的运动方程,并通过对该方程进行解耦分析得到了机组的振动模态。在对兆瓦级风力发电机组的振动模态计算、分析的基础上,给出了系统固有频率的最低点;系统工作转速与系统固有频率的交汇点;塔架的半径、壁厚与系统固有频率的关系。以上研究对我国自主设计兆瓦级风力发电机组提供了一定的理论依据。

大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究

旨在确定变桨距机构的结构形式,通过精炼设计校核变桨距机构的技术参数,论证变桨距机构的合理性,确保兆瓦级风力发电机组在60 m高空稳定工作.通过不同的变桨距机构方案的对比,找出各种变桨距机构的优缺点,完成兆瓦级风力发电机组变桨距结构的确定;利用数值算法进行变桨距机构参数的精炼设计;利用实验装置验证变桨距机构的合理性.最终,兆瓦级风力发电机组采用了液压变桨距结构形式,由数值算法给出了液压变桨距结构的最大负载力矩;并利用实验装置验证完成了在地面上的变桨距机构的调试工作,证明了变桨距机构在额定工况下能正常工作.在兆瓦级风力发电机组的调试过程中变桨距机构工作正常、稳定,达到了预期设计的目标.

兆瓦级风力发电机组的模态分析

为确保兆瓦级风力发电机组的稳定运行,采用了ANSYS通用有限元软件对其进行了模态分析,并对风力发电机组模型进行了合理的简化及边界条件的选择.采用壳单元对筒形塔架进行分析;在塔架可能出现应力集中的区域或应力梯度高的区域单元布置较密网格,在应力变化平缓的区域布置较稀疏网格;叶片的刚度采用等效刚度来代替.分析结果表明,兆瓦级风力发电机组的固有频率没有与风轮的激励频率重合,在该设计条件下可以实现稳定运行.

大型齿轮在机测量中安装偏心的测定及补偿

大型齿轮误差在机测量方法具有很强的优越性 ,但由于被测齿轮不做二次安装对正 ,使得在机测量测不出齿轮误差的安装偏心影响成分 ,故对所测数据进行补偿是必要的。本文通过对径向振摆数据的谐波特征分析 ,建立了安装偏心的测定模型 。

100kW风力发电机叶片疲劳分析

结合有限元分析方法和叶片振动试验方法,利用最少的试验设备,检测出叶片危险部位的相应数据,以提高疲劳试验的可靠性。通过理论计算和数学建模相结合的方法,确定叶片阴阳两面最大变形位置,使试验条件更符合叶片的实际工况。分析试验结果显示,被测叶片达到了设计标准的要求。

复合材料风力机叶片疲劳载荷分析方法及工程应用

为了确保风力机正常运行,风力机设计过程中必须对叶片进行疲劳寿命分析。阐述了复合材料风力机叶片疲劳寿命的分析方法,以5 MW复合材料叶片为例进行了工程应用验证。依据叶片翼型数据建立复合材料叶片几何模型,并参照GL规范用GH-bladed定义风力机及其风况、工况参数;数据筛选并处理叶片的疲劳载荷,用有限元分析软件对叶片进行静力分析;将应力计算结果导入疲劳分析软件,并根据复合材料疲劳损伤理论建立载荷时间历程、设定材料属性和定义求解算法,从而完成叶片疲劳分析,依据Miner理论计算叶片寿命。实例分析结果表明:该方法适用于复合材料叶片的疲劳分析。

个性化项目教学体系的探索与构建

中国工业的高速发展对工程技术人才提出了新的要求,我校通过卓越工程师培养工作,展开了全面深入的教学改革,机械工程学院学习和借鉴国内外工程教育理念,依据本校的人才培养目标,在现有的教学体系基础上建立了项目教学体系。在新的教学体系中搭建三级实践教学平台,即一级项目教学、二级项目教学和三级项目教学。在教学的深度和广度方面,项目教学从三级到一级逐次递进,作为整个教学体系的强有力的、无形的主线,将整个教学体系串联成不可拆分的整体,使学科基础课与专业课之间、理论教学与实践教学之间有机的联系起来,让知识的传递一气呵成。使工程设计与理论知识的学习真正融合在一起,激发学习兴趣、培养自主学习能力。

四杆、凸轮和齿轮机构CAI软件的设计

所研究的 CAI软件使用 PowerPoint97制作了大量的教学用幻灯片，用于 展示教学的文字内容 .用 Visual Basic6.0语言设计主控模块、动画演示和动态的设计练习 .主控模块下设置三个子工程，即四杆机构、凸轮机构和齿轮机构；各个模块下各自分别挂 接教学模块和练习模块两个下级模块 .三个模块之间相互独立，可以一起使用，也可以分别 使用 .该软件既可用于教学，也可用于学生自学 .

结合本校教学机制 做好院级教学管理工作

在信息时代的今天,各高校的管理部门都在探求高效快捷的管理方法,结合本校的教学机制,浅谈实际工作中所遇到的有关学生成绩录入、查询、管理这三方面的问题,同时运用现代化的管理工具、结合实际工作中的经验提出相应的解决措施.

基于工程任务的模拟实训教学设计及实践

实训以工程设计任务的形式下达,学生在模拟实训教学过程中要综合运用PLC控制技术、气动应用技术、传感器技术、机器人应用技术等知识,完成复杂系统的控制、编程、装配和调试任务。本实训作为一条教学主线,将多门专业知识贯穿起来,使之成为骨肉相连的有机整体,促进学生主动学习,提高学生的实践操作能力。

实验安全教育的建设与实施

实验教学的安全问题是高校教学工作中的一个重要内容。在实验教学的参与者心中建立安全意识和消除安全隐患的措施是保证实验教学安全的最有效的手段。在借鉴其他院校的工作经验基础上,提出实验教学安全应注重本单位的实际教学内容,建设让学生有身临其境感受的实验安全教育课程,以课程的考核结果支撑实验室准入制度,在实验的全过程确保人员和设备安全。

拓展卓越人才培养方法的探究

为加快建设高水平本科教育,全面提高智能制造人才培养能力,构建多学科交叉融合的“新工科”人才知识结构,从人才培养模式和课程体系改革两方面入手开展新一轮的教学改革。建设机械类学科智能制造课程平台,并将实训教学升级为数字化实训平台,为社会输送更多的卓越工程师人才。

MW级风力发电机轮毂强度分析

轮毂是风力发电机中连接主轴和叶片的关键部件,承担抵抗风载、传递转矩的作用,对轮毂进行精确的强度分析尤为重要.采用联合分析的方法,利用BLADE风机分析软件和ANSYS有限元分析软件对SUT-1000型风机轮毂进行了强度计算,依据IEC风况标准得到了轮毂极限载荷,采用了MPC多点约束单元技术对结构作了等效简化处理,对连接螺栓进行了强度校核.分析结果表明:该轮毂及螺栓满足设计要求,经样机运行验证,该方法能够准确地反映轮毂受力情况,与理论估算相比具有计算精确、轮毂结构布局合理、重量轻等优点.

双馈风电机组传动系统扭振抑制自抗扰控制

扭振是造成风电机组传动系统零部件疲劳损伤的主要原因之一。为了通过控制减小风电机组传动系统疲劳载荷,本文在分析风电机组传动系统中非线性不确定因素作用的基础上,设计了一种扭振抑制自抗扰控制器。该控制器将传动系统中的非线性不确定因素作用和外界扰动归结为系统总扰动,通过扩张状态观测器进行实时估计,并在发电机转矩控制中给予补偿,增强了控制器的适应性和鲁棒性。以3MW双馈风电机组为控制对象的试验结果表明,该控制器可以在不影响机组发电量的前提下抑制传动系统扭振,明显减小齿轮箱的转矩波动,从而减轻扭转载荷对主要零部件的疲劳损伤。