[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片氣彈穩(wěn)定性的確定方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610780770.1
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN107784143B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高楊;張志弘;李雙虎;徐志良
• 申請（專利權(quán)）人: 北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片氣彈穩(wěn)定性的確定方法，所述方法包括：對所述葉片進(jìn)行多體動力學(xué)分析，確定所述葉片在確定風(fēng)速工況下處于平衡態(tài)時的各階振型；對所述葉片進(jìn)行流體動力學(xué)分析，確定所述葉片在不同振型下的氣彈阻尼比；根據(jù)所述氣彈阻尼比確定所述葉片在對應(yīng)振型下的氣彈穩(wěn)定性。本發(fā)明還公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片氣彈穩(wěn)定性的確定裝置。本發(fā)明能夠更加準(zhǔn)確的評估葉片的氣彈穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片氣彈穩(wěn)定性的確定方法及裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)力機(jī)葉輪作為整機(jī)能量的輸入源頭，葉輪的氣彈穩(wěn)定性對于評估整機(jī)的低頻耦合振動問題起著至關(guān)重要的作用，但伴隨著風(fēng)力機(jī)單機(jī)容量的日趨增加、葉輪直徑的增大、葉片輕量化及葉片柔性的增加，氣彈穩(wěn)定性問題日益重要和突顯，因此亟待尋求一種與風(fēng)力機(jī)葉輪實(shí)際運(yùn)行規(guī)律接近的葉輪氣彈仿真分析方法，從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉輪子系統(tǒng)角度評估葉輪的氣彈穩(wěn)定性，從而保證機(jī)組的可靠性設(shè)計。

在現(xiàn)有技術(shù)中，存在預(yù)測葉輪機(jī)葉片的顫振邊界的方法、以及預(yù)測航空渦輪發(fā)動機(jī)葉片的顫振邊界的方法。其中，在預(yù)測葉輪機(jī)葉片的顫振邊界時，具體是采用葉片三維實(shí)體建模手段，通過流體動力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳遞與迭代，最終通過葉片顫振應(yīng)力進(jìn)行顫振邊界的預(yù)測，此預(yù)測方法可以真實(shí)的反應(yīng)出葉輪機(jī)葉片的運(yùn)行特征與狀態(tài)；在預(yù)測航空渦輪發(fā)動機(jī)葉片的顫振邊界時，具體是采用流體動力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)弱耦合分析手段，利用動網(wǎng)格與線性插值技術(shù)，通過氣動阻尼獲得顫振邊界。

但是，由于風(fēng)力機(jī)葉輪直徑日趨增大，葉片的柔性大幅增加，葉片的變形幅度長達(dá)幾米，基于這些特點(diǎn)，如果采用上述顫振邊界的預(yù)測方法來預(yù)測葉片的氣彈穩(wěn)定性，很難實(shí)現(xiàn)大變形葉片氣彈穩(wěn)定性的預(yù)測與評估。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片氣彈穩(wěn)定性的確定方法及裝置，能夠更加準(zhǔn)確的評估葉片的氣彈穩(wěn)定性。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片氣彈穩(wěn)定性的確定方法，包括：

對所述葉片進(jìn)行多體動力學(xué)分析，確定所述葉片在確定風(fēng)速工況下處于平衡態(tài)時的各階振型；

對所述葉片進(jìn)行流體動力學(xué)分析，確定所述葉片在不同振型下的氣彈阻尼比；

根據(jù)所述氣彈阻尼比確定所述葉片在對應(yīng)振型下的氣彈穩(wěn)定性。

可選的，所述對所述葉片進(jìn)行流體動力學(xué)分析，確定所述葉片在不同振型下的氣彈阻尼比，包括：

通過流體動力學(xué)分析，得到所述葉片所在模擬流場域內(nèi)各個空間位置處的穩(wěn)態(tài)速度和穩(wěn)態(tài)壓力；

根據(jù)所述各階振型的頻率以及穩(wěn)態(tài)速度和穩(wěn)態(tài)壓力，計算在各階振型運(yùn)動軌跡下的瞬態(tài)氣動功；

依據(jù)所述瞬態(tài)氣動功，計算所述葉片在對應(yīng)振型下的氣彈阻尼比。

可選的，所述各階振型運(yùn)動軌跡包括各階振型的葉片相對于其在平衡態(tài)位置處的位移增量。

可選的，所述方法還包括：

通過多體動力學(xué)分析，得到第一初始梁數(shù)據(jù)，其包括所述葉片主梁上的各個梁節(jié)點(diǎn)在無風(fēng)工況下的位置數(shù)據(jù)；

通過三維流體域分析，得到第一初始網(wǎng)格數(shù)據(jù)，其包括所述葉片蒙皮上的各個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)在無風(fēng)工況下的位置數(shù)據(jù)。

可選的，所述確定所述葉片在確定風(fēng)速工況下處于平衡態(tài)時的各階振型之后，還包括：

基于多體動力學(xué)分析得到：

第一目標(biāo)梁數(shù)據(jù)，其包括所述葉片主梁上的各個梁節(jié)點(diǎn)在葉片處于所述平衡態(tài)時的位置數(shù)據(jù)；

第二目標(biāo)梁數(shù)據(jù)，其包括所述葉片主梁上的各個梁節(jié)點(diǎn)在各階振型中的位置數(shù)據(jù)。