[發明專利]一種水平軸風力機葉片的極限載荷預測計算方法

有效

• 申請號: 201210193816.1
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102708266A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 廖猜猜;石可重;趙曉路;徐建中
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F03D1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種水平軸風力機葉片的極限載荷預測計算方法，采用智能優化算法進行極限載荷求解，其特征在于，所述極限載荷預測計算方法包括如下步驟：

1）選取風力機的轉速Ω、槳矩角β₂、來流風速V₁、偏航角γ和方位角ψ為自由變量；

2）建立葉片各截面各方向的載荷同上述多個自由變量的關系：

（a）建立葉片的氣動力F_a和上述多個自由變量的關系，將葉片分成多個互不相關的葉素，設每個葉素中各截面翼型、來流速度V₁、攻角α相同，葉素處的合成氣流速度V₀作用在長度為dr的葉素上的氣動力dF_a可分解為法向力dF_n和切向力dF_t，dF_n和dF_t可分別表示為，

其中，ρ為空氣密度，c為葉素剖面弦長，C_n、C_t分別表示葉素的法向力系數和切向力系數，C_n、C_t的表達式為：

其中，C_l、C_d分別為葉素的升力系數和阻力系數，φ為葉素截面處的入流角；葉素截面處的入流角φ和合成氣流速度V₀可分別表示為：

其中，V₁為葉素截面處的來流風速，r為葉素截面的旋轉半徑，a為葉素軸向誘導因子，b為葉素切向誘導因子；

（b）葉素單位長度上的離心載荷?重力載荷?其中?為葉素單位長度上的質量，包括集中質量在該截面的分布；?

3）將離心載荷F_c和重力載荷F_g沿風輪坐標系進行分解，同氣動載荷F_a一起作用在葉片上，計算葉片各截面各方向上的載荷；

4）根據風場類型和設計需要，對各自由變量進行如下約束，

其中，Ω_upper、Ω_lower為轉速Ω的上、下限，β_{2_upper}為槳矩角β₂的上限、β_{2_min}為最小槳矩角，V_lower、V_upper為來流風速V₁的上、下限，γ_upper、γ_lower為偏航角γ的上、下限，ψ_upper、ψ_lower為方位角ψ的上、下限，這些參數由風力機實際運行的風場類型、整機參數和設計要求確定；

5）以葉片某一截面的某一方向的載荷、某一截面的不同方向的載荷、葉片多個截面的某一方向的載荷、和/或多個截面的多個方向的載荷為目標函數，以步驟4）設定的約束條件，使用智能優化算法來求解相應載荷的極限值，得到極限載荷。