一种求解柔性操纵器动力学方程的数值方法

通过采用状态变量把具有stiff性质的二阶柔性操纵器动力学方程降为一阶 ,基于向前和向后Euler积分法 ,提出了一种非线性数值积分方法 ,该方法具有A0 稳定性及无限稳定性 .引用Blajer提出的修正方法对数值积分过程中约束方程的破坏进行违约修正 .

大运动柔性梁非线性动力响应分析

分析了发生横、纵振动的大运动梁的非线性动力响应,引用梁横向和纵向振动的精确模态描述变形场,利 用拉格朗日方程建立了运动梁刚柔耦合非线性动力学方程。该非线性方程自动计及了动力刚化的影响。基于Newmark 直接积分法和Newton Raphson迭代法,给出了求解该非线性方程的数值方法。仿真算例证明了本文方法的正确性和有 效性。

静水压作用下的潮流能发电机叶片疲劳分析

潮流能发电机组叶片的结构分析是基于GH Tidal Bladed导出的水动载荷序列。为分析静水压作用下潮流能发电机组叶片的疲劳强度,基于GL-2010认证规范,使用等效疲劳评估方法提出水动载荷和静水压叠加下叶片疲劳评估的方法。先计算出水动载荷序列作用下叶片的疲劳损伤,反推出等效应力;然后对叶片在循环周期中静水压作用下进行有限元分析(finite element analysis,FEA),分析关键点的应力循环作为静水压作用下的等效应力,将二者等效应力叠加用以做疲劳分析。以某单机300 kW潮流能发电机组的叶片为对象,用该方法对叶片进行疲劳分析。结果表明静水压增加了叶片的疲劳损伤,同时给出叶片各个结构件疲劳增加程度,为静水压作用下叶片疲劳分析提供一种实用分析方法。

变速变桨控制水平轴风力机桨距角优化

在高海拔地区,空气密度降低使风的能量密度降低。为了捕捉尽可能多的风能,一个方法是增大风轮的扫风面积,即增加叶片的长度;另一个方法则是对风力机的控制,尤其是对风及桨距角的变化进行调整。风力机叶片在设计时桨距角为0°,即在设计点,其功率系数C_P为最佳值。而在非设计点,0°桨距角下的CP则并非最佳值。本文针对传统变速变桨控制的水平风力机的桨距角进行优化,在额定风速前的每个风速下保证其C_P都是最佳值,以提高整体发电量。选取某款1.5 MW 42 m叶片进行对比计算,得到最优桨距角变化曲线,并用拟合得到桨距角变化曲线。并分别取3000 m和4000 m海拔高度处空气密度进行优化前后功率曲线及理论年发电量(AEP)的计算,结果显示,在额定前的CP提高最多,且海拔越高,空气密度越低,桨距角优化的效果越明显。本文仅考虑了气动方面效率的提高,该桨距角控制方式对于风机叶片极限载荷和疲劳载荷的影响还需要进一步探索。