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