[01689520]三维紊流风场作用下的风力机动态特性研究

风力机运行在自然风条件下，经常遭遇桨叶变桨距、风速突变、紊流等瞬态过程。传统的风力机动态分析方法中普遍采用的准稳态平衡近似模型，仅适合于不考虑风场剧烈变化的缓变过程。该项目应用直升机理论中动态失速研究的机理，结合风力机的特点，对风力机工况下的动态失速机理进行理论探讨，并通过理论分析和实验确定经验参数，得到了较准确的适用于风力机的半经验动态失速模型。根据近地表大气风场的紊流统计特性，研究了适用于风力机瞬态过程分析的三维紊流风场模型，较好地描述了风力机经历的随机紊流风场的三维时空结构。结合风场紊流模型与动态失速模型得出了完整的风力机瞬态空气动力学分析方法，分析和实验表明该方法具有的较好的实用性和可靠性。研究了由风轮、低速轴、液压制动器、增速齿轮箱、高速轴、发电机组成的风力机系统的动态响应过程，并开发了相应的分析软件。并在此基础上对风力机的结构动力学特性进行了分析。研究成果促进了风力机叶素动量理论向动态分析方向的发展，对分析风力机动态过程和变速变桨距风力机设计具有重要意义，为进一步开发完整的风力机全系统动态分析软件准备了理论基础。