基于拓扑与尺寸优化的风力机叶片轻量化设计

为有效减轻风力机叶片质量, 进一步实现降本增效, 对叶片内部结构进行拓扑优化与尺寸优化设计. 首先以叶片内部单元密度为设计变量, 将叶片柔顺度最小作为目标, 并以结构体积为约束条件, 考虑3种极限荷载工况, 利用ANSYS软件对叶片内部实体结构进行拓扑优化; 然后根据拓扑优化结果结合实际叶片内部材料铺层情况建立叶片壳体模型, 以关键结构参数为设计变量, 以叶片质量最轻为目标, 叶片强度、刚度、振动性能及稳定性等为约束, 采用MATLAB和ANSYS软件对叶片内部结构进行尺寸优化. 拓扑优化结果表明, 对叶片传统结构形式进行适当改进, 可有效改善叶片结构性能; 尺寸优化结果表明, 基于拓扑优化结果的改进结构优化方案与初始方案相比质量减轻了12.4%, 与传统结构优化方案相比质量减轻了2.6%, 较好地实现了叶片轻量化.     

可倾瓦径向滑动轴承支承的转子系统瞬态响应计算

研究了可倾瓦径向滑动轴承支承的转子系统瞬态响应的计算方法,提出了可倾瓦径向滑动轴承非线性滑膜力计算的数据库方法,将可倾瓦与轴颈的结构和运动参数归结到三个参数中,建立了起可倾瓦的非线性油膜力数据库,通过精确插值到每一运动参数组合下轴承提代的油力和轴瓦上所受的油膜力矩。     

可控挤压油膜轴承主动控制转子系统振动

本文提出了“可控挤压油膜轴承”,以主动控制转子系统的振动,设计了不同的可控挤压油膜油承方案,借稳态不平衡响应构成的二次目标函数,分析比较了它们的振动控制效果,根据这一研究,可初步得到如下结论:对于航空发动机,可控挤压油膜轴承极有希望成为一种更有效的振动控制方法。     

非线性系统全局动态特性分析的PCM法及其在转子轴承系统中的应用

本文将Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射的思想与胞映射法相结合，提出了可用于高维非线性动力系统全局稳定性分析的新型数值方法：ＰＣＭ（Ｐｏｉｎｃａｒｅ－Ｃｅｌｌ－Ｍａｐｐｉｎｇ）法，和胞映射法相比，新方法在实用上具有明显的优点。为说明ＰＣＭ法的有效性，本文应用此方法对平衡转子轴承非线性动力系统进行了全局稳定性分析，同时给出了一确定状态空间中存在的所有周期解及其吸引域。     

海上风电叶片智能控制实验系统研制及控制效果分析

随着风力机大型化发展,叶片尾缘襟翼控制技术,作为叶片流场主动控制的一种有效手段,能够有效、快速、灵活地降低叶片载荷,提高风力机,特别是大型风力机的可靠性、经济性,该技术受到国内外的广泛关注.为深入了解叶片襟翼实际作用效果及降载机制,在大量数值仿真计算工作基础上,需进一步开展带有襟翼控制的模型风力机风洞实验工作.本文在相...     

进口预旋对离心叶轮气动性能影响机理的研究

将理论推导和数值模拟相结合,对典型离心压缩机Eckardt叶轮流场进行分析,探讨了不同进气预旋对叶轮气动性能的影响;从叶片进口攻角、叶尖相对马赫数和流向压力变化的角度,阐述了预旋对内部流动以及气动性能的影响机理.结果表明:预旋角对进口攻角和叶尖相对马赫数同时产生显著影响,正预旋会降低进口来流的攻角及相对马赫数,使叶片前...     

80 MVA脉冲机组超同步调速装置控制技术仿真

介绍了中国环流器二号A(HL-2A)装置80 MVA脉冲发电机组超同步调速装置的基本组成,其模拟控制系统需要数字化改造。基于异步电动机转子交交变频电路,以矢量控制算法为核心,结合电压前馈和断续补偿等理论,对超同步调速装置的控制技术进行了理论分析,并建立了PSIM仿真模型,仿真结果显示,该控制算法能很好实现对机组转速、拖动电机转子电流频率和幅值的有效控制,实现机组超同步调速,为机组超同步调速装置控制系统的数字化改造提供了重要参考。     

风力机叶片非线性挥舞分析

将风力机叶片简化为绕轮毂旋转的变截面Euler-Bernoulli悬臂梁,基于Greenberg公式给出非线性气动力,建立叶片挥舞振动非线性控制方程.由于变截面梁的弯曲刚度和线密度是沿梁轴线变化的函数,无法给出模态函数解析式,论文提出使用假设模态法计算的模态函数,作为基函数对控制方程进行Galerkin截断,通过将挥舞振动分解为静态位移和动态扰动合成,对其进行动态响应分析,同时讨论了叶轮转速、风速和旋转位置对振动特性的影响.研究表明:(1)叶轮转速对叶片挥舞特性影响显著,风速和叶片转角对振动特性影响很小.(2)静态位移随风速增加而增大,大体上成线性关系,气动阻尼随风速增加而减小.(3)风速较低时,非线性挥舞振动表现为衰减振动,随着风速增加,振动由衰减振动演化为周期运动,再由周期运动演化为拟周期运动.     

开闭裂纹转子的弯扭耦合振动研究

以水平放置的Jeffcott裂纹转子为研究对象,建立了开闭裂纹转子弯扭耦合振动的非线性运动微分方程,并用数值方法分析了纯弯曲振动与弯扭耦合振动情况下转子的动力响应.结果表明:弯扭耦合振动是由转子质量的偏心和转子自重的共同作用而产生的,当质量偏心很小时可以不考虑扭转振动的影响.当偏心较大时,扭转对弯曲振动的影响主要体现在高转速部分,且由于裂纹开闭的作用,使扭转的耦合作用存在一个范围.随裂纹深度的增加,扭振影响的转速下限就会越低,但当裂纹较深、转速较快时,扭转对弯曲振动在作用范围内有明显的影响,使频谱图和轴心轨迹都发生较大的变化,且对转速的变化极为敏感.因此在故障诊断时必须对扭转的耦合作用高度重视.     

不平衡量对非线性多转子系统动力特性的影响

用近代非线性动力学理论分析了弹性支承有间隙和摩擦的非线性刚性多转子系统的复杂运动.建立了支座有间隙和有摩擦的弹性支承的力学模型.导出了这类多转子系统的运动微分方程组.用数值方法得到系统在某些参数区域内的轴心轨迹图,Poincare映射图和分岔图等.以转子不平衡量为控制参数讨论了进出混沌区的不同路径和系统各种形式的拟周期,倍周期和混沌运动.分析结果为定性地改善转子系统的稳定运行状态提供了理论依据.