基于升力面和大变形梁的风力机叶片气弹模型

为了降低风能度电成本,风力机大型化是风电行业重要的发展趋势,柔性轻质的超长叶片可能出现几何大变形。目前的风力机叶片气弹模型,其结构模型多数基于简单梁模型,对几何非线性因素的考虑较少,或者是基于二阶梁模型,气动模型则多数基于叶素动量理论。为了适应风力机大型化对结构模型和气动模型准确性的要求,本文采用一种大变形几何精确梁理论作为结构模型,完整考虑叶片大变形非线性因素;同时采用自由尾迹升力面方法作为气动模型,更准确地描述三维叶片形状对流场的影响,最终建立一个具有更高准确度的风力机叶片气弹模型。     

基于大涡模拟下风力机翼型非定常转捩流动的动态模态分解分析

翼型绕翼流动对风力机整机性能产生重要影响.本文基于大涡模拟方法,得到风力机翼型非定常转捩流动.通过对压力流场的动态模态分解(DMD)分析,发现翼型层流分离泡的生成和发展为流动主要非定常特征,且该特征具有主要频率.预估得到高增长率T-S扰动波频率与DMD模态频率接近,发现高频变化的分离泡由边界层分离点下游不远处的T-S扰动波诱导K-H不稳定性而主导,以及中低频的DMD模态表现为T-S扰动波所引起的湍流结构.对比不同攻角下的DMD分解结果,发现上表面分离泡会逐渐向前移动,长度变短;而下表面分离泡略微后移,长度变化不大.     

炭黑填充顺丁橡胶(BR)复合材料中多重相互作用的研究

通过溶液浸泡及高速离心的方法分离了填料与聚合物间的强弱相互作用,研究了炭黑填充BR复合材料中多重相互作用与炭黑含量的关系,基于不同结合橡胶含量与储能模量的关系,提出了该多重相互作用随炭黑含量的演变模型.结果表明,存在于炭黑凝胶Ⅰ中的玻璃化转变温度和结晶熔融峰在炭黑凝胶Ⅱ中均完全消失,该现象意味着炭黑凝胶Ⅰ中测得的玻璃化转变及结晶行为只是与炭黑形成弱相互作用的那部分分子链段的贡献.在选用玻璃化转变温度考察炭黑-橡胶相互作用时应综合考虑样品特性以及测试方法.当炭黑含量不高于50 phr时,结合橡胶Ⅱ的含量随炭黑含量的增多呈线性增大,结合橡胶Ⅲ的含量则受炭黑含量的显著影响.炭黑填充橡胶复合材料中的多重相互作用可通过重叠模型进行描述,当炭黑含量分别为25~30phr,50~55 phr以及70~80 phr时,填充复合材料体系中分别存在结合橡胶Ⅲ的重叠层,结合橡胶Ⅲ和结合橡胶Ⅱ的重叠层,以及结合橡胶II的重叠层.     

风力机翼型在失速工况下非定常流场的本征正交分解分析

风力机气动性能受静态失速与动态失速影响很大,对风力机翼型的失速问题研究具有重要意义。本文通过计算流体力学方法得到的风力机翼型在固定大攻角工况,以及大攻角震荡工况下的非定常流场,来研究翼型静态失速与动态失速。采用本征正交分解方法(POD),对非定常流场降阶,得到流场的POD模态以及对应的系数。POD模态结果表明在静态失速下,主要非定常流动结构是尾迹区域交替脱落的涡结构;在动态失速下,除了尾迹区域,前缘和整个吸力面都存在流动分离结构。     

改性低分子量聚异戊二烯橡胶的合成与应用

采用阴离子溶液聚合法合成了低分子量3,4-聚异戊二烯(LPI), 并对其进行改性, 制备了硅氧烷改性的低分子量3,4-聚异戊二烯(MLPI), 将其应用于白炭黑补强的溶聚丁苯橡胶(SSBR)复合材料, 探究了端基改性物LPI-丙基甲基二甲氧基硅烷(LPI-CMDS)、 LPI-丙基三甲氧基硅烷(LPI-CTMS)、 LPI-丙基三乙氧基硅烷(LPI-CTES)和接枝改性物3-巯丙基三乙氧基硅烷接枝改性LPI(LPI-g-MTS)对SSBR复合材料中白炭黑的分散以及硫化胶性能的影响. 混炼胶的应变扫描和结合胶含量分析结果表明, MLPI增强了填料与聚合物之间的相互作用, 改善了白炭黑在复合材料中的分散, 其中LPI-g-MTS因活性位点多, 效果最佳; 与填充LPI的复合材料相比, 硫化胶的物理机械性能, 尤其是填充LPI-g-MTS后硫化胶的300%定伸应力和拉伸强度分别提升了89.66%和27.15%, 这为改善白炭黑在非极性橡胶中的分散提供了一条新途径.