| 【中文题名】 | 兆瓦级风力发电机组的动力学分析 |
| 【英文题名】 | Dynamic Analysis on MW Grade Wind Turbine |
| 【学科专业】 | 机械制造及其自动化 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-27 |
| 【中关键词】 | 风力发电机组,共振,模态分析法,固有频率,, |
| 【英关键词】 | Wind Turbine,Mode Analytical Method,Natural Frequency,Resonance, |
| 【分类导航】 | 工业技术>能源与动力工程>风能、风力机械>风力机械和设备>> |
| 【论文摘要】 |
风力发电机组的动力学分析主要是研究系统的共振和稳定性问题，当风力发电机组在自然风条件下运行时，由于作用在风力发电机组叶片上的空气动力、惯性力和弹性力等交变载荷，就会使弹性振动体叶片和塔架产生耦合振动，如果外界激振力的频率与系统的固有频率相同时，系统就会发生共振，共振时将对机组产生强烈的破坏。因此，要排除共振，就要使系统的固有频率避开外界激振力的频率。
通过查阅大量的资料，对叶片挥舞、塔架前后弯曲耦合振动情况进行了分析，并考虑了方位角φ的影响。首先将不旋转的塔架部分和旋转的风轮部分隔开进行研究，采用模态分析法分别建立了转子轮毂和机舱塔架的运动方程，然后利用轮毂和塔架的变形一致条件，将转子轮毂和机舱塔架的运动方程耦合，建立了风轮转子／塔架系统的运动方程。在模型的建立过程中对叶片和塔架的模型进行了合理简化，并找到了一种确定简化后叶片等效刚度和塔筒等效半径的有效方法。
用所建的数学模型对沈阳工业大学1MWSUT-1000机型进行了分析和验证，得到了系统的固有频率，结果显示没有与风轮的激励频率重合，并且从响应曲线上可以看出该机组是稳定运行的。并找到了叶片、轮毂、机舱的质量和塔架结构对风力发电机... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-10 |
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1 前言 |
10-18 |
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1.1 风力发电机组发展现状和趋势 |
10-11 |
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1.2 风力发电机组的动态特性 |
11-13 |
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1.3 国内外风力发电机组动力学研究现状 |
13-15 |
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1.3.1 国外风力发电机组动力学研究现状 |
13-15 |
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1.3.2 国内风力发电机组动力学研究现状 |
15 |
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1.4 风力发电机组设计软件现状 |
15-16 |
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1.5 本课题的来源、意义及研究内容 |
16-18 |
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1.5.1 课题的来源 |
16 |
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1.5.2 选题的意义 |
16 |
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1.5.3 课题主要研究内容 |
16-18 |
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2 风力发电机组的载荷分析 |
18-26 |
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2.1 载荷分类和来源 |
18-20 |
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2.1.1 载荷分类 |
18-19 |
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2.1.2 负载来源 |
19-20 |
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2.2 载荷的确定方法 |
20-26 |
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2.2.1 叶素理论 |
20-22 |
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2.2.2 塔影效应模型 |
22-23 |
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2.2.3 风力发电机组主要载荷的确定方法 |
23-26 |
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3 基于 Bladed软件的动态计算 |
26-33 |
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3.1 模型建立 |
27-29 |
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3.2 计算结果 |
29-33 |
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4 风轮转子/塔架系统的建模与稳定性分析 |
33-65 |
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4.1 模态分析法 |
33-38 |
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4.1.1 结构模态分析理论 |
34-36 |
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4.1.2 系统响应的求解 |
36-38 |
|
4.2 坐标系的建立 |
38-41 |
|
4.3 模型的建立 |
41-52 |
|
4.3.1 叶片轮毂的运动方程 |
42-49 |
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4.3.2 机舱塔架的运动方程 |
49-50 |
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4.3.3 风轮转子/塔架系统的耦合方程 |
50-52 |
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4.4 风轮转子/塔架系统的固有频率及响应 |
52-65 |
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4.4.1 叶片等效刚度和塔架等效半径的选取 |
52-54 |
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4.4.2 系统固有频率的求解 |
54-56 |
|
4.4.3 系统响应的求解 |
56-59 |
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4.4.4 系统的稳定性分析 |
59-61 |
|
4.4.5 影响系统稳定性的因素 |
61-65 |
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5 风力发电机组的有限元分析 |
65-71 |
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5.1 动力学中的有限元法 |
65-67 |
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5.2 风力发电机组的模态分析 |
67-71 |
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5.2.1 有限元模型的建立 |
67-69 |
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5.2.2 风力发电机组模态分析结果 |
69-71 |
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6 结论与展望 |
71-73 |
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6.1 研究工作总结 |
71-72 |
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6.2 工作展望 |
72-73 |
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参考文献 |
73-77 |
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附录A SUT-1000风力发电机组的主要参数 |
77-78 |
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在学研究成果 |
78-79 |
|
致谢 |
79 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.133428 |
