[發(fā)明專利]一種水平軸風力機氣動性能實驗中葉輪飛車控制方法

有效

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• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113188754B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 王建明;李國文;孫丹;朱建勇;沈子力;劉婷婷;盛鈺淞
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種水平軸風力機氣動性能實驗中葉輪飛車控制方法，步驟為：在風洞內(nèi)實驗裝置的傳動軸上粘貼反光條，在風洞觀察窗外布置激光轉(zhuǎn)速測量儀，反光條與激光轉(zhuǎn)速測量儀正對；啟動風洞，通過激光轉(zhuǎn)速測量儀監(jiān)測葉輪轉(zhuǎn)速，在計算機中建立轉(zhuǎn)速隨時間變化曲線，直至葉輪發(fā)生飛車后關(guān)閉風洞；調(diào)整葉片安裝角后重復飛車過程；由計算機自動換算飛車發(fā)生前一時刻的旋轉(zhuǎn)加速度；開始氣動性能實驗，實時監(jiān)測葉輪轉(zhuǎn)速，由計算機自動換算每一時刻的旋轉(zhuǎn)加速度，對比實時獲取的旋轉(zhuǎn)加速度與飛車發(fā)生前一時刻的旋轉(zhuǎn)加速度，根據(jù)對比結(jié)果控制電加載器的輸出載荷量，當電加載器實時輸出載荷量達到實驗設定的輸出載荷總量時，對比過程停止，葉輪由啟動進入勻速轉(zhuǎn)動過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風力機氣動性能實驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水平軸風力機氣動性能實驗中葉輪飛車控制方法。

背景技術(shù)

在風洞中開展水平軸風力機氣動性能實驗時，葉輪必須經(jīng)歷由靜止到啟動的過程，并且在葉輪啟動前，水平軸風力機氣動性能實驗裝置內(nèi)用于模擬負載的電加載器輸出的載荷為0，此時葉輪受到的阻力僅為實驗裝置自身的機械摩擦阻力，當葉輪啟動后，葉輪會逐漸經(jīng)歷旋轉(zhuǎn)加速過程，隨著葉輪轉(zhuǎn)速的不斷增大，葉輪自身具有的轉(zhuǎn)動慣量也同步增大，當葉輪的轉(zhuǎn)動慣量瞬間克服了實驗裝置自身的機械摩擦阻力后，葉輪會出現(xiàn)突然加速的現(xiàn)象，即產(chǎn)生葉輪飛車現(xiàn)象，如果實驗人員不能及時控制電加載器輸出載荷，葉輪的轉(zhuǎn)速就會失去控制，并且葉輪安裝角越小則轉(zhuǎn)速越高，飛車現(xiàn)象也就更嚴重。由于實驗中的葉輪通常為木質(zhì)葉片或玻璃鋼葉片，在飛車發(fā)生后，輕則容易造成葉片變形，重則容易造成葉片破裂損壞，嚴重的還會導致實驗裝置中的傳動軸發(fā)生彎曲變形，最終導致水平軸風力機氣動性能實驗裝置損毀。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種水平軸風力機氣動性能實驗中葉輪飛車控制方法，在葉輪啟動過程中通過準確監(jiān)測葉輪飛車前的旋轉(zhuǎn)加速度，并以自動方式控制電加載器輸出載荷以調(diào)節(jié)葉輪的實時轉(zhuǎn)速，保證葉輪可以順利進入勻速轉(zhuǎn)動階段，實現(xiàn)了既能夠保證葉輪平穩(wěn)啟動又可以避免葉輪發(fā)生飛車現(xiàn)象的目的，有效避免了傳統(tǒng)采用人工方式控制電加載器輸出載荷而反應不及時的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種水平軸風力機氣動性能實驗中葉輪飛車控制方法，包括如下步驟：

步驟一：在風洞內(nèi)安裝水平軸風力機氣動性能實驗裝置，在實驗裝置的傳動軸表面粘貼一處反光條，同時在風洞實驗段的觀察窗外部安裝一臺激光轉(zhuǎn)速測量儀，使激光轉(zhuǎn)速測量儀發(fā)射的激光束準確照射在反光條上；

步驟二：啟動風洞，風速按照每隔10秒升高0.5m/s的規(guī)律從低到高逐漸增大，當葉輪啟動后，利用激光轉(zhuǎn)速測量儀實時監(jiān)測葉輪的轉(zhuǎn)速，并且每隔1毫秒記錄一次葉輪的轉(zhuǎn)速，在計算機中建立葉輪的轉(zhuǎn)速隨時間的變化曲線，直至葉輪發(fā)生飛車現(xiàn)象，之后關(guān)閉風洞；

步驟三：調(diào)整葉輪的葉片安裝角，重復步驟二；

步驟四：重復步驟三，重復次數(shù)至少為5次；

步驟五：根據(jù)葉輪的轉(zhuǎn)速隨時間的變化曲線，由計算機自動換算出葉輪在飛車發(fā)生前一時刻的旋轉(zhuǎn)加速度；

步驟六：開始氣動性能實驗，將葉輪調(diào)整到氣動性能實驗設定的葉片安裝角，然后啟動風洞，風速按照每隔10秒升高0.5m/s的規(guī)律從低到高逐漸增大，當葉輪啟動后，利用激光轉(zhuǎn)速測量儀實時監(jiān)測葉輪的轉(zhuǎn)速，并且每隔1毫秒記錄一次葉輪的轉(zhuǎn)速，在計算機中建立葉輪的轉(zhuǎn)速隨時間的變化曲線，同時由計算機自動換算每一時刻的旋轉(zhuǎn)加速度；

步驟七：計算機自動調(diào)取步驟五中得到的飛車發(fā)生前一時刻的旋轉(zhuǎn)加速度數(shù)據(jù)，同時將計算機中調(diào)取的旋轉(zhuǎn)加速度數(shù)據(jù)與步驟六中實時獲取的旋轉(zhuǎn)加速度數(shù)據(jù)進行對比，再根據(jù)對比結(jié)果決定控制電加載器的輸出載荷量，且數(shù)據(jù)對比過程每0.5毫秒進行一次，對比過程如下：

①、當a-a₀0時，則F_out＝F₀+(a-a₀)×F₀×5％；