大型海上风机单叶片高空对接过程的力学分析

为了提高大型海上风机单叶片高空对接过程的效率和安全性,建立了大型海上风机单叶片高空对接过程的力学分析模型。以NERL 5MW标准海上风机叶片为研究对象,借助于欧拉角旋转矩阵,首先分析了叶片在高空安装作业时不同空中姿态下风载荷对其升力、阻力及俯仰矩的影响规律;然后建立了以叶片为研究对象的准静态力学平衡方程组,对其6个自由度进行准静态平衡分析,研究了高空中风速变化对吊索和缆风绳中的控制力大小和方向所造成的影响。通过解有约束的线性方程组,给出了叶片在保持某一空中姿态下使系统保持准静态平衡时缆风绳中所需的最小拉力,并研究了吊索作用位置及风速变化对缆风绳中拉力的影响规律。分析结果表明,当吊索的作用位置偏离叶片重心时,其对叶片有较大的力矩作用,为了平衡其力矩作用,相同风速下两条缆风绳中的拉力显著增大。因此要保证单叶片在高空中的安全对接,要合理地控制吊索的吊装位置,避免其偏离叶片重心过远,导致缆风绳承受过大的平衡拉力。研究将为大型海上风机单叶片的高空对接过程提供理论指导,并为缆风绳及吊索对应的自动控制系统的设计及优化提供设计参考。