專利名稱：風(fēng)機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動位移計算方法，特別涉及一種風(fēng)機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法。
背景技術(shù)：
目前風(fēng)電在全球發(fā)展迅速，而風(fēng)力機的安全運行是保證風(fēng)力機穩(wěn)定發(fā)電的基礎(chǔ)， 葉片作為風(fēng)力機的關(guān)鍵部件，其性能好壞直接影響風(fēng)力發(fā)電裝置功率和整機運行與穩(wěn)定， 它展向長、弦向短、柔性較好，是容易發(fā)生振動的細長彈性體，對其振動特性的研究十分重要。目前國內(nèi)外學(xué)者針對風(fēng)力機葉片動力響應(yīng)開展了一系列的工作，利用各種不同的方法、 從不同的側(cè)面對葉片的動力特性進行了探索。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對風(fēng)力機葉片參數(shù)計算要求高的問題，提出了一種風(fēng)機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法，以風(fēng)力機葉片的簡化模型為研究對象，根據(jù)流體流動守恒定律建立了流體流動控制方程，利用Newmark法求解了結(jié)構(gòu)運動控制方程，建立了計算葉片振動位移的數(shù)學(xué)模型，分別從葉片的流體域和結(jié)構(gòu)域入手，計算了不同平均風(fēng)速下葉片葉尖處的振動位移，達到高精度的計算結(jié)果。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種風(fēng)機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法，具體包括如下步驟
1)運用Fluent和Ansys軟件對風(fēng)力機葉片振動位移進行求解
a)流體域計算壓力載荷首先在Fluent中將葉片模型設(shè)置為剛性結(jié)構(gòu)，然后在來流入口給定風(fēng)速邊界條件進行流場分析，得到模型表面的風(fēng)壓分布，并將模型表面在各種風(fēng)速邊界條件下的風(fēng)壓分布數(shù)據(jù)記錄下來，生成壓力荷載數(shù)據(jù)庫；
b)結(jié)構(gòu)域計算位移在Ansys軟件中將葉片的材料參數(shù)設(shè)置為正常，根據(jù)不同的風(fēng)速條件，將荷載數(shù)據(jù)庫中的風(fēng)壓加載到葉片模型上，然后利用有限元數(shù)值程序來計算和分析結(jié)構(gòu)的振動情況，得到在不同平均風(fēng)速作用下葉片葉尖處的振動位移；
2)設(shè)葉尖處的振動位移Η「這平均風(fēng)速ν變化的曲線滿足威布爾分布
權(quán)利要求
1. 一種風(fēng)機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法，其特征在于，具體包括如下步驟1)運用Fluent和Ansys軟件對風(fēng)力機葉片振動位移進行求解a)流體域計算壓力載荷首先在Fluent中將葉片模型設(shè)置為剛性結(jié)構(gòu)，然后在來流入口給定風(fēng)速邊界條件進行流場分析，得到模型表面的風(fēng)壓分布，并將模型表面在各種風(fēng)速邊界條件下的風(fēng)壓分布數(shù)據(jù)記錄下來，生成壓力荷載數(shù)據(jù)庫；b)結(jié)構(gòu)域計算位移在Ansys軟件中將葉片的材料參數(shù)設(shè)置為正常，根據(jù)不同的風(fēng)速條件，將荷載數(shù)據(jù)庫中的風(fēng)壓加載到葉片模型上，然后利用有限元數(shù)值程序來計算和分析結(jié)構(gòu)的振動情況，得到在不同平均風(fēng)速作用下葉片葉尖處的振動位移；2)設(shè)葉尖處的振動位移Η「這平均風(fēng)速ν變化的曲線滿足威布爾分布v — V)s]式中是在不同平均風(fēng)速作用下葉尖的振動位移，、分別 ηwνWe為平均風(fēng)速和位移的初值.’游、”為威布爾分布的形狀參數(shù)和尺度參數(shù)；3)對步驟2)中公式進行簡化后再進行最小二乘法擬合，求出威布爾分布的形狀參數(shù)雙和尺度參數(shù)▽，得到葉尖振動位移w隨平均風(fēng)速ν變化的曲線擬合公式為W= 0.41517exp[-( 50嚴]。 18.4076' J °
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法，通過計算流體動力學(xué)軟件FLUENT模擬了近海風(fēng)場作用下葉片表面風(fēng)壓分布，并把流體域得出的風(fēng)壓作為結(jié)構(gòu)域的壓力載荷在ANSYS有限元分析軟件中進行加載，進而計算出不同平均風(fēng)速作用下風(fēng)力機葉片葉尖處的振動位移，最后利用最小二乘法對風(fēng)力機葉片葉尖處的振動位移隨平均風(fēng)速變化的曲線進行了威布爾分布擬合，得到風(fēng)機葉片振動計算方法，結(jié)果表明該擬合方法精確度高，可以作為風(fēng)機葉片振動計算方法的參考，大大提高計算效率。
文檔編號G06F19/00GK102163263SQ20111010144
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者張建平 申請人:上海電力學(xué)院