风速对大型海上风力机的气动弹性影响研究
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制风力发电是利用风能驱动发电机组产生电能的一种清洁能源。
风电机组叶片作为直接接触风的部件，其气动弹性和颤振抑制技术一直是风电行业的研究热点。
在风力发电系统中，叶片的气动弹性和颤振抑制技术对提高风电机组的性能和可靠性至关重要。
本文将从叶片气动弹性的基本原理、颤振的危害和抑制方法等方面展开探讨。
一、叶片气动弹性叶片气动弹性是指叶片在风力作用下发生的形变和振动现象。
风力是一种不稳定、非线性的力，而叶片作为受力部件，其振动响应受到风荷载的影响。
叶片在风力作用下会发生弯曲、扭转、挠曲等形变，这些形变会导致叶片的动态特性发生变化，从而影响叶片的运行性能和寿命。
1.1 叶片气动弹性的特点（1）风荷载的不确定性：叶片在运行过程中所受到的风荷载是不断变化的，同时风速、风向、气动系数等因素会对叶片的气动弹性产生影响。
（2）非线性：叶片在风力作用下会发生非线性的振动响应，包括颤振、共振等现象。
（3）多自由度：叶片是一个复杂的多自由度系统，其振动模态较多，受到外界扰动时会产生多种振动模式。
叶片气动弹性会对风电机组的性能和可靠性产生影响，具体表现在以下几个方面：（1）动态响应：叶片的气动弹性会导致叶片的动态特性发生变化，从而影响叶片的动态响应，包括振动幅值、频率、振型等。
（2）疲劳损伤：叶片在风力作用下会发生疲劳损伤，气动弹性会加剧叶片的疲劳破坏，降低叶片的使用寿命。
（3）颤振风险：叶片的气动弹性会增加叶片颤振的风险，一旦发生颤振现象会对风电机组造成严重的损坏。
二、颤振的危害颤振是指叶片在特定工况下受到外部扰动而产生的自激振动现象。
颤振会导致叶片产生剧烈的振动，加速叶片疲劳损伤，甚至导致叶片的破坏。
颤振还会引起风电机组的振动响应，对风电机组的安全性和稳定性产生威胁。
2.1 颤振的成因颤振的产生通常受到以下因素的影响：（1）固有频率：当外部扰动频率接近叶片的固有频率时，会导致颤振的产生。
（2）气动力失稳：当叶片的气动力失稳时，会导致气动弹性失控，引发颤振。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制风电机组的叶片是其最关键的组成部分之一，它的气动弹性性能和颤振抑制能力对机组的工作效率和安全性起着重要的影响。
本文将介绍风电机组叶片的气动弹性特性以及颤振抑制方法。
风电机组的叶片由复合材料制成，具有良好的轻量化和高强度的特点。
在高风速和强风条件下，叶片会受到来流的气动力作用，导致叶片弯曲、摆动和振动。
这种振动现象称为叶片的气动弹性效应。
叶片的气动弹性效应可以通过两种方式来描述：一是气动弹性振动，即叶片在风力作用下产生的振动；二是叶片的气动弯曲和摆动，即叶片整体或部分受风力作用而发生形变。
“弹性振动”表明叶片的振动是弹性恢复力和气动力之间的动态平衡结果，而“气动弯曲和摆动”则表明叶片在气动力作用下产生了非弹性变形。
叶片的气动弹性效应会影响机组的工作效率和安全性。
一方面，气动弹性振动会导致机组的振动增大，机组的振动越大，摩擦损耗就越大，机组的工作效率就越低；气动弯曲和摆动会导致叶片和机组的结构疲劳和损伤，严重时甚至会导致叶片断裂和机组损坏。
为了解决叶片的气动弹性效应问题，需要采取一些措施来抑制颤振。
目前，主要的抑制颤振的方法有以下几种：1. 控制叶片的气动加载：可以通过优化叶片的外形设计和材料选择等手段来减小叶片的气动加载。
可以采用适当的厚度和曲线形状来降低气动加载，在材料选择上可以采用具有较好阻尼和刚度的复合材料。
2. 优化叶片和机组的结构设计：合理的结构设计可以减小叶片的振动幅度和谐波响应，进而减小颤振风险。
可以采用更加刚性和重型的叶片结构，增加叶片的自然频率，使其远离风力激励频率。
3. 安装振动抑制系统：在叶片和机组的结构中安装振动抑制系统，可以有效抑制叶片的振动。
振动抑制系统可以通过对叶片的控制和反馈机制来减小叶片的振动幅度，进而抑制叶片的颤振。
4. 监测与维护：定期监测叶片的振动和结构状态，并进行定期维护和检修，可以及时发现和修复叶片的结构疲劳和损伤问题，减小颤振的风险。
大功率风力发电机组弹性支撑研究综述
２ 静态特性
Ｍｉｌｌｅｒ［￣］使 用 专 用 拉 伸 和 剪 切 设 备 ，建 立 了 比 较 完 善 的 测 试 标 准 和 数 据 处 理 方 法 ，进 而 对 橡 胶 隔 振 器 的 静 态 特 性 进 行 大 量 研 究 ，达 到 了 很 好 的效 果 。 Ｓａｓｓｏ、 Ｍｅｕｎｉｅｒ等 ［２－３］对 橡 胶 材 料 超 弹 性 模 型 和 静 态 试 验 的 结 果 进 行 了拟 合 ，并 利 用 拟 合 得 到 的材 料 模 型 参 数 进 行 验 证 ．对 材 料 超 弹 性 本 构 模 型 进 行 了 相 关 研 究 。束 立 Байду номын сангаас 等 ［４－５］基 于 原 有 本 构 关 系 的 试 验 研 究 ，采 用 ＡＢＡＱＵＳ 有 限 元 分 析 软 件 ．模 拟 分 析 了 一 种 聚 氨 酯 隔 振 器 的 三 维 静 态 特 性 ，通 过 试 验 验 证 了 本 构 模 型 的 可 行 性 ．这 一 方 法 为 其 它 类 型 隔 振 器 本 构 关 系 的 建 立 提 供 了 一 定 的 参 考
风力机叶片气动噪声的影响参数
风力机叶片气动噪声的影响参数
风力机叶片气动噪声是风力发电系统中的一个重要问题，主要由风力机叶片与空气流动的相互作用产生。
其对风力机的可靠性和发电效率产生了不良的影响。
因此，对风力机叶片气动噪声的影响参数进行探究尤为重要。
首先，风力机的叶片形状和材料密度是影响风力机叶片气动噪声的重要参数。
一般情况下，叶片越薄，噪声影响越大。
同时，采用轻质材料制作叶片，如复合材料，可以减小噪声的产生。
此外，叶片的形状也会影响空气流动的速度和方向，从而影响噪声的产生。
其次，风速和风向也是影响风力机叶片气动噪声的重要参数。
当风速增大时，空气流动的速度也会增加，产生的噪声也会随之增加。
而风向的改变，会导致空气流动方向的变化，从而也会影响噪声的产生。
最后，风力机所处的环境也会影响其气动噪声。
比如，附近是否有高楼大厦等障碍物，这些障碍物会对空气流动产生阻碍，从而增加噪声的产生。
同时，周围的土地性质，如湿度、温度、植被等也会影响空气流动的速度和方向，从而对噪声产生影响。
综上所述，风力机叶片的形状和材料密度、风速和风向以及所处的环境等都是影响其气动噪声的重要参数。
对这些因素进行科学研究和优化，可以有效减小风力机叶片气动噪声，提高风力发电系统的可靠性和效率。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制随着风电行业的快速发展，风电机组叶片的气动弹性和颤振抑制成为了一个重要的研究方向。
叶片是风力发电机组的核心部件之一，其工作稳定性和性能直接关系到风电机组的发电效率和安全运行。
研究叶片的气动弹性与颤振抑制具有重要的意义。
叶片的气动弹性是指在风速变化时叶片的形变和振动情况。
由于受到风速、角速度等因素的影响，叶片在风力作用下会出现弹性变形和振动。
气动弹性对于叶片的结构和材料有一定的要求，需要具备一定的柔韧性和刚度。
叶片的气动弹性主要与叶片的长度、形状、材料等因素有关。
研究叶片的气动弹性可以提高叶片的工作效率，减少能量损失。
而叶片的颤振抑制是指通过控制和改善叶片的结构和设计，减少叶片因风力作用而产生的颤振。
颤振是由于风力的周期性变化而导致的叶片振动，严重的颤振会导致叶片的疲劳破坏和损坏。
颤振抑制是提高风电机组叶片耐久性和安全性的重要手段之一。
目前，针对风电机组叶片的气动弹性和颤振抑制的研究已经取得了一定的成果。
一方面，通过对叶片材料的改进和优化，提高叶片的韧性和刚度，减少叶片的振动幅度。
通过风力模型和数值模拟等手段，对叶片的气动弹性和颤振进行仿真分析，优化叶片的结构和设计，提高叶片的抗颤振能力。
除了材料和设计的改进外，风电机组叶片的气动弹性和颤振抑制还可以通过智能控制技术来实现。
通过引入传感器和控制器，监测叶片的振动情况，并进行动态调整，减少颤振的发生。
还可以采用压电效应和阻尼材料等技术，减少叶片振动的能量传递。
风电机组叶片的气动弹性和颤振抑制是一个复杂而重要的研究课题。
通过对叶片材料、结构和设计的改进，以及智能控制技术的引入，可以提高叶片的气动弹性，减少颤振的发生，提高风电机组的工作效率和安全性。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制风电机组是一种利用风能转化为电能的装置，其主要部分包括风轮、发电机和塔筒等。
在风能转化为电能的过程中，风轮起着至关重要的作用。
风轮的叶片在风的作用下进行旋转，从而带动发电机发电。
风轮的设计和性能对于风电机组的效率和稳定性具有重要影响。
风电机组叶片的气动弹性是指叶片在风的作用下发生的弯曲和扭转变形。
由于风速和风向的变化，叶片会受到不断变化的气动力的作用，从而产生弯曲和扭转变形。
如果叶片的气动弹性过大，将会降低风电机组的效率，甚至导致机组的颤振现象。
对于风电机组叶片的气动弹性需要进行抑制。
为了抑制风电机组叶片的气动弹性，可以采取以下措施。
可以优化叶片的设计。
通过合理设计叶片的材料和结构，可以减小叶片的气动弹性。
一种常用的方法是采用复合材料制作叶片，这种材料具有较高的刚度和强度，在风的作用下能够保持较好的形状。
叶片的结构也可以进行改进，例如增加梁和加强筋等结构，使叶片具有更好的刚度和稳定性。
可以采用主动控制技术来抑制叶片的气动弹性。
主动控制技术是指通过激励力、传感器和控制器等部件对叶片进行控制，从而减小叶片的气动弹性。
一种常用的方法是在叶片上安装控制翼。
控制翼通过调整其位置和角度，可以改变叶片的气动特性，从而减小叶片的气动弹性。
还可以利用压电陶瓷等材料制作的智能材料，通过改变其电场或磁场的作用来改变材料的形状和性质，从而抑制叶片的气动弹性。
除了以上措施外，还可以利用 passively controlled技术来抑制叶片的气动弹性。
passively controlled 技术是指利用叶片本身的结构和材料特性来抑制叶片的气动弹性。
一种常用的方法是在叶片上安装阻尼器。
阻尼器可以吸收叶片的振动能量，从而减小叶片的气动弹性。
还可以采用空腔结构来改变叶片的气动特性，从而抑制叶片的气动弹性。
风电机组叶片的气动弹性对于机组的效率和稳定性具有重要影响。
为了抑制叶片的气动弹性，可以采取优化设计、主动控制和 passively controlled 等技术手段。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制风电机组的叶片是风能转化为机械能的关键部件，其气动弹性与颤振抑制是提高风电机组效率和可靠性的重要技术。
本文将从叶片气动弹性的影响因素、颤振机理以及抑制方法等方面进行探讨，以期为风电机组的设计和运行提供参考。
叶片气动弹性是指叶片在风力作用下发生变形或振动的能力，主要由叶片的材料、结构和风速等因素决定。
叶片材料的弹性模量和屈服强度直接影响叶片的刚度和强度，材料强度越高，叶片的刚度越大，相应的叶片形变和振动也会减小。
叶片结构的刚度和动力特性也会对叶片气动弹性产生影响，增加叶片厚度、加工精度和曲率等措施可以提高叶片的刚度和降低振幅。
颤振是指叶片在固有频率附近受到外界激励时发生的共振现象。
颤振对风电机组的安全和稳定运行造成了严重影响，可导致叶片断裂、机构破坏甚至整机倒塌。
叶片颤振的机理有多种，包括气动力激励、自激振动和失稳机制等。
气动力激励是指风场中的气流引起叶片受力激励，失稳机制是指叶片的动力特性与外界激励之间的相互作用导致共振现象。
对于叶片颤振的抑制，首先需要了解其共振频率和模态形状，然后采取相应的措施进行抑制。
常见的抑制方法包括增加叶片的阻尼、调整叶片的结构参数、改善叶片的气动性能等。
为了抑制风电机组叶片的气动弹性和颤振，需要综合考虑叶片的结构、材料、工艺和控制等因素。
在设计阶段，应根据叶片的工作条件和运行环境选择合适的叶片材料和结构，考虑叶片的刚度、强度和阻尼等要求，并采取相应的加工和组装工艺，以提高叶片的刚度和降低振幅。
在运行阶段，应通过叶片监测系统实时监测叶片的振动状态，并根据监测结果进行调整和控制，以保持叶片的稳定运行。
叶片气动弹性与颤振抑制是风电机组设计和运行中需要重点关注的问题。
通过选择合适的叶片材料和结构、优化叶片的气动性能以及采取合理的监测和控制措施，可以有效地提高风电机组的效率和可靠性，实现可持续发展的目标。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制风能是一种清洁、可再生的能源，风电机组是利用风能转化为电能的设备，叶片是风电机组的关键部件之一。
叶片的气动弹性与颤振抑制是影响风电机组性能和安全的重要因素。
本文将从叶片气动弹性和颤振抑制的原理、方法和技术等方面进行探讨。
一、叶片气动弹性1. 叶片气动弹性的概念叶片气动弹性是指叶片在受到风力作用时会产生一定程度的变形，这种变形受到风力的影响，与叶片自身的结构特性和材料特性有关。
叶片气动弹性是叶片动力学行为的一个重要表现形式，是风电机组运行稳定性和安全性的重要影响因素。
叶片的气动弹性受到多种因素的影响，主要包括风速、风向、叶片结构、叶片材料、风力大小等因素。
风速对叶片气动弹性的影响最为显著，当风速超过一定阈值时，叶片的气动弹性会显著增加，从而影响风电机组的稳定性和工作性能。
叶片气动弹性具有一定的特点，主要包括非线性、时变性、耦合性等特点。
由于风场的不确定性和复杂性，叶片气动弹性往往表现出非线性和时变的特点，这给叶片控制和抑制颤振带来了一定的难度。
二、颤振抑制方法1. 主动控制方法主动控制方法是利用传感器和执行器对叶片进行实时控制，以抑制颤振现象。
主动控制方法包括主动振动补偿、主动振动抑制等技术，通过实时监测叶片的振动状态，并利用执行器对叶片进行实时调节，可以有效地抑制叶片的颤振现象，提高风电机组的稳定性和安全性。
被动控制方法是通过优化叶片结构和材料，设计出具有良好抗风性能的叶片，以减小叶片的气动弹性，从而抑制颤振现象。
被动控制方法包括叶片结构设计、材料优化、动力学分析等技术，通过对叶片结构和材料的优化设计，可以降低叶片的气动弹性，减小颤振风险。
协调控制方法是将主动控制和被动控制相结合，利用传感器实时监测叶片的振动状态，根据实时监测结果对叶片进行实时调节，同时通过叶片结构和材料的优化设计，最大限度地抑制叶片颤振现象。
1. 智能控制技术智能控制技术是利用人工智能、模糊控制、神经网络等技术，对叶片进行智能化控制，以实现对叶片颤振的精准抑制。
风力发电机叶片的气动弹性及颤振研究综述
负载变 化 和流场 变化 ， 此 可 得 到 风 力机 叶片 上 的气 借
动 力分 布 和空气 流场 的变 化 。叶素 动量方 法 的第一个 理 论 是 由德 国人 Ｂ ｔ １ ２ ｅ ｚ于 ９ ６年 提 出来 的 ， 该 方 法 但
只能对 风力 机 的功 率 和工 作 效 率 等做 粗 略 的估计 ， 对
发 电设 备 的设 计和 影 响越 来越 大 。该 文总结 了解决风 力 发 电机 叶 片 气动 弹性 稳 定性 问题 常 用的 三种 方 法 ：
Ｂ Ｍ 方 法 、 态失速模 型和 Ｃ Ｄ方 法 ； Ｅ 动 Ｆ 随后 通 过对 风 力发 电机 叶片颤振 破 坏机 理进行 分析 ， 述 了风 力机 叶 概
Ｓ Ｎ Ｌ－ｉｇ ＷＡ Ｇ Ｈ ｏ Ｄ Ｎ ａ －ａ Ｕ ｉ ｎ ， ｐ Ｎ ａ ， ＩＧＪ ｏ ｉ ｉ ｊｏ
（ 海 电力 学 院 能 源 与 环 境 工 程 学 院 ， 海 上 上 ２０９ ） ００ ０
摘
要 ： 着风 力发 电产 业的发 展 以及风 力发 电机 的大型化 ， 力发 电机 气动 弹性 不稳 定 的 问题对 风 力 随 风
１ 概述
电场 一汕 尾 红 海湾 风 电场 因为 台风 “ 鹃 ” 杜 的袭 击 导 致 大 多数 风机 叶片 因为发 生大 幅度 扭转 颤振 而严重 受 损 。对 风 力发 电机 而言 ， 种 短 暂 而 又 巨大 的破 坏 这
会 影 响整个 风 电网 系统 。
风 能是 一种 蕴 藏丰 富 、 布广 泛 、 洁而可 再 生 的 分 清
２１ ０ ２年 第 １ Ｏ期
液 压 与 气动
风 力 发 电机 叶 片 的气 动 弹 性 及 颤 振 研 究 综 述
孙丽萍 ， 王 昊 ，丁娇娇
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制随着可再生能源的发展，风电已成为世界各地广泛应用的清洁能源之一。
风力发电机组的叶片是实现风能转换为机械能的关键部件，其性能直接影响到整个风电机组的发电效率和稳定性。
由于风速和风向的变化，风电机组叶片在工作过程中容易受到气动力的作用，产生气动弹性和颤振现象，进而影响到叶片的运行和寿命。
研究叶片气动弹性与颤振抑制问题对于提高风电机组性能和可靠性具有重要意义。
一、风电机组叶片气动弹性风电机组叶片气动弹性是指叶片在风速和风向变化的作用下产生的振动现象。
叶片气动弹性主要受到风载荷和叶片结构刚度等因素影响。
当风速发生变化时，叶片面对气流的冲击会产生振动，导致叶片的弯曲、扭转和振动变形等现象，称为气动弹性。
叶片的结构刚度也会影响到叶片的气动弹性，结构刚度越大，叶片受到的气动弹性影响越小。
叶片气动弹性会导致风电机组的性能下降和寿命缩短。
气动弹性会增加叶片的运行阻力，降低叶片的转动效率，从而降低了风电机组的发电效率。
气动弹性使得叶片受到更大的振动力，导致叶片结构的疲劳和损伤加剧，从而缩短了叶片的使用寿命。
叶片气动弹性还会增加风电机组的振动噪音，影响到风力发电系统的运行稳定性和安全性。
二、叶片颤振抑制技术为了解决风电机组叶片气动弹性和颤振问题，研究人员提出了多种抑制技术。
采用先进的材料和结构设计是抑制叶片颤振的重要手段之一。
合理选择叶片的材料和结构设计可以改善叶片的结构刚度和抗振能力，从而减小叶片的气动弹性和颤振风险。
采用动态调节技术也是抑制叶片颤振的有效方式。
通过在叶片上安装主动或被动的振动控制装置，可以实时调节叶片的振动状态，减小叶片的颤振风险。
在叶片颤振抑制技术中，利用智能控制和传感器技术也发挥了重要作用。
通过在叶片上安装传感器，可以实时监测叶片的振动状态和风载荷情况，从而实现对叶片颤振的实时监测和控制。
基于智能控制算法，可以根据叶片的实时振动状态和风力情况，调节叶片的旋转速度和叶片结构的刚度，实现对叶片颤振的主动抑制。
海上超大型风力机结构动力学响应及稳定性研究
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅꎻ Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔꎻ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅꎻ Ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅꎻ Ｂｕｃｋｌｉｎｇ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ: ＬＩ Ｃｈｕｎꎬ Ｅ￣ｍａｉｌ: ｌｉｃｈｕｎｕｓｓｔ＠ １６３.ｃｏｍꎬ Ｔｅｌ: ＋８６￣２１￣５５２７１７２９
动阻尼影响ꎬ致使计算结果相对保守ꎬ且难以获得结构
局部损伤特性及动力响应的时域演化特性ꎮ (４) 风力
机建模基于多体系统建模方法ꎮ 其考虑风力机系统中
柔性构件的弹性变形ꎬ可用较少自由度建立系统非线
性动力学方程 [１８] ꎮ 但其无法获得结构局部应力、非线
性动力学响应和塑性损伤特征ꎮ
基于此以 ＤＴＵ １０ ＭＷ 海上风力机为研究对象ꎬ运
现有文献已对地震作用下的海上风力机展开诸多
研究ꎬ但存在一些不足:(１)１０ ＭＷ 等超大型风力机的
地震动力响应研究相对较少ꎮ 随风力机不断朝大型化
与商业化发展前景的发电方式ꎬ风力发电受到世界各
发展ꎬ在时域非定常及空间非均匀的湍流风环境中运
级ꎬ全球风电装机容量取得飞速增长ꎮ 较之陆上ꎬ海上
湍流风及地震作用下的风力机屈曲稳定性研究鲜有涉
１３２￣１４０
基于 ｐ￣ｙ 曲线法描述桩基与土
壤间耦合作用ꎬ采用开源软件 Ｆａｓｔ 计算非定常风轮推
中图分类号 ＴＫ８３
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｍｏｄｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制近年来，风力发电在世界范围内迅速发展，成为清洁能源的重要组成部分。
然而，风电机组在运行过程中也存在一些问题，其中叶片的气动弹性和颤振抑制就是工程实践中需要重点关注的问题。
风力发电机组中的叶片是由大量复合材料制成，具有较高的弹性和韧性，而在风机运行过程中，叶片会面临复杂多变的风场和气动负载。
空气动力学与结构动力学的耦合作用使得叶片具有一定的气动弹性，这对叶片的运行稳定性和寿命产生了一定的影响。
叶片的气动弹性主要表现为叶片挠度、扭曲和变形等形变。
当风速逐渐增大，风压力开始作用于叶片表面，使得叶片产生变形，这些变形会给承受叶片重量的轴承、齿轮、发电机等带来额外负载，从而降低了风力发电机组的寿命。
因此，研究叶片的气动弹性和其影响因素非常重要。
颤振是指机械结构因受到外界激励而产生高幅度的振动，可能导致结构失效。
在风力发电机组中，颤振是一种常见的故障。
随着叶片长度的增加和强度要求的提高，风力发电机组更容易受到颤振的影响。
颤振不仅会影响风力发电机组的寿命，还会影响机组的发电效率，甚至可能对周围环境产生影响，因此，抑制颤振对于风力发电机组的安全和稳定运行至关重要。
针对叶片的气动弹性和颤振问题，目前已经有了很多的研究和实践成果。
其中，采用主动控制技术来抑制颤振和气动弹性是一种有效的方法。
主动控制是通过在叶片上安装传感器、执行器和控制器等设备，控制叶片的振动或变形来达到抑制颤振和气动弹性的目的。
主动控制技术可以根据不同的控制策略，在叶片的振动或变形达到一定程度时自动调整，实现颤振的抑制和减小叶片挠度等目的。
另外，对于叶片的气动弹性，还可以采用优化设计的方法对叶片的气动特性进行改善。
采用复合材料的叶片结构可以大幅度提高叶片的韧性和抗弯强度，从而降低叶片挠度和扭曲。
此外，通过设计适当的叶片结构、改变叶片的外形和材料等方式，可以进一步减小叶片质量和空气动力负载，减少叶片振动。
总之，风电机组叶片气动弹性和颤振抑制是风力发电技术方面的重要课题，相关技术研究和工程实践需要不断推进和深入，以保障风力发电机组的运行安全和效率。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制风能是一种环保而可再生的能源，风电机组是将风能转换成电能的装置，叶片是风电机组中最关键的部件之一。
叶片的气动弹性与颤振抑制是叶片设计中的重要问题。
在风力发电中，叶片往往会遇到风压、离心力等外力，这些外力会引起叶片振动，进而产生颤振现象。
颤振会降低叶片的工作效率、增加机组的振动和噪音，并严重影响风电机组的安全运行。
了解叶片的气动弹性是解决颤振问题的基础。
叶片的气动弹性是指叶片结构在气动力作用下的弯曲变形和振动特性。
叶片在风力作用下会产生弯曲变形和局部振动，这些变形和振动引起的应力和振动会影响叶片的可靠性和寿命。
了解叶片的气动弹性特性对于设计出抗颤振的叶片至关重要。
设计抗颤振的叶片需要考虑如何抑制振动和减小应力集中。
在叶片的设计中，可以采用多种方法来抑制振动和减小应力集中。
可以通过设计叶片的形状和结构来改善其刚度和弯曲特性，从而降低叶片的振动和应力集中。
还可以采用衬垫、减震器等措施来有效地抑制振动和减小应力集中。
采用先进的材料和制造工艺也是设计抗颤振叶片的关键。
材料的选择对叶片的气动弹性和颤振抑制起着重要作用。
采用先进的材料可以提高叶片的刚度和强度，减小振动和应力集中，从而提高叶片的抗颤振能力。
制造工艺的改进也可以提高叶片的质量和一致性，减小不均匀因素对叶片颤振的影响。
叶片的动态性能测试和优化也是设计抗颤振叶片的重要手段。
通过对叶片的动态性能进行测试和分析，可以得到叶片的振动和应力分布情况，进而优化叶片的设计方案。
可以通过改变叶片的截面形状、增加叶片的扭转刚度等方式来改善叶片的气动弹性特性，进而提高叶片的抗颤振能力。
叶片的气动弹性与颤振抑制是风电机组设计中的重要问题。
通过了解叶片的气动弹性特性、设计抗颤振的叶片、采用先进的材料和制造工艺以及进行动态性能测试和优化，可以有效地提高叶片的抗颤振能力，保证风电机组的安全运行和提高发电效率。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制1. 引言1.1 背景介绍目前，国内外学者通过理论分析、数值模拟和实验验证等手段，对风电机组叶片的气动弹性和颤振问题进行了深入研究。
他们提出了一些抑制颤振的方法，如采用主动控制技术和结构优化设计等方式。
目前对于风电机组叶片气动弹性与颤振抑制的研究还存在一些问题和挑战，需要进一步深入探讨和研究。
本文旨在对风电机组叶片气动弹性与颤振抑制进行系统的研究与探讨，通过对相关理论和实验方法的综合运用，为提高风力发电机组的安全性和可靠性提供理论支持和技术指导。
也为今后相关研究和工程应用提供一定的参考和借鉴。
1.2 问题提出风力发电是清洁能源的重要组成部分，但是风电机组叶片在运行过程中容易受到气动力的影响而产生颤振现象，严重影响了风电机组的运行效率和安全性。
如何有效地抑制叶片颤振成为了风力发电领域的一个重要问题。
当前针对风电机组叶片气动弹性与颤振抑制的研究还存在一些问题和挑战，例如对叶片气动弹性特性的深入分析不足、颤振机理尚未完全探明、颤振抑制方法的有效性和可靠性等方面亟待解决。
本文旨在通过对风电机组叶片气动弹性的分析、颤振机理的探究、抑制颤振的方法研究，以及实验验证和数值模拟的比较，深入探讨风电机组叶片气动弹性与颤振抑制的关键技术，为提高风力发电系统的性能和可靠性提供有效的技术支持和理论指导。
1.3 研究意义风力发电作为清洁能源的重要组成部分，具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。
而风电机组叶片作为风力发电设备的核心部件，其气动弹性和颤振抑制问题一直是工程研究的热点和难点之一。
解决这些问题对于提高风电机组的工作效率、延长设备的使用寿命和提高风力发电的整体性能具有重要意义。
对风电机组叶片气动弹性进行分析可以帮助我们深入了解叶片在风力作用下的动态响应特性，从而优化叶片设计和改进风电机组的工作性能。
颤振机理的探究可以帮助我们揭示叶片颤振的成因和规律，为颤振抑制提供理论依据和技术支持。
寻找和应用有效的颤振抑制方法，可以有效减少颤振对风电机组的损害，保障设备的安全稳定运行。
气动弹性振动的控制研究
气动弹性振动的控制研究一、研究背景飞机、汽车、火车等交通工具的行驶过程中，会受到外界的扰动，导致其产生振动。
这些振动对交通工具的性能和使用寿命都会产生不良影响，因此控制振动是一项重要的技术问题。
在众多控制振动的方法中，气动弹性振动控制技术是一种效果良好的控制方法。
二、气动弹性振动控制技术原理气动弹性振动控制技术采用气动弹性作用原理控制振动。
具体控制方案主要有三种：被动控制、半主动控制和主动控制。
被动控制：通过采用某些材料和结构的特殊性能来控制结构的振动。
例如，采用振动吸收材料和减震材料减小振动能量，采用拱形结构和变弯刚度材料减小振动幅度。
这种控制方式不需要额外的能量输入，但只能对一定频段内的振动进行控制。
半主动控制：通过电磁力、压力、温度等手段对结构进行微调，实现对振动的控制。
该方法可以实现对更广频段的振动控制，但需要供能装置。
主动控制：通过对能量输入的控制对结构进行振动控制。
该方法可以实现对较高频率和大幅度振动的控制，但需要较高的控制精度和大量能量输入。
三、气动弹性振动控制技术应用气动弹性振动控制技术应用广泛。
以下是几个常见的应用场景：飞机颤振控制：飞机在飞行过程中受到气流和引擎的激励，产生颤振现象。
颤振不仅影响乘客的舒适性，也会严重影响机体的使用寿命。
采用气动弹性振动控制技术可以有效控制颤振。
桥梁减震：地震是桥梁安全的重要威胁之一。
采用气动弹性振动控制技术可以降低地震对桥梁的影响，提高桥梁的安全性。
建筑物减震：高层建筑在风力作用下容易产生振动。
采用气动弹性振动控制技术可以降低建筑物的振幅，提高建筑物的使用安全性。
四、气动弹性振动控制技术发展趋势气动弹性振动控制技术在过去的几十年中已经得到了广泛应用。
未来，随着科技的进步和新材料的出现，气动弹性振动控制技术的发展趋势主要体现在以下三方面：1. 新型材料的应用：例如，采用纳米材料可以实现对更广频率范围内的振动控制。
2. 智能化控制系统的研发：智能化控制系统可以预测结构变化并对其进行调节，实现更精准的振动控制。
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制
风电机组叶片气动弹性与颤振抑制随着可再生能源的发展，风电已经成为世界上最具潜力的清洁能源之一。
风力发电机组作为风电场的核心装备，其稳定运行对风电场的效率和可靠性至关重要。
风电机组叶片气动弹性和颤振问题一直是制约风电场发展的关键技术之一。
本文将着重探讨风电机组叶片气动弹性与颤振抑制的技术与方法，以期为风电行业发展提供一定的参考和指导。
一、风电机组叶片气动弹性1. 叶片气动弹性的概念风电机组的叶片作为风能转换系统中的核心组件，其工作状态很大程度上取决于风载荷的作用。
当风速发生变化时，叶片所受的气动力也会随之变化，而这种气动力的变化会导致叶片发生弹性变形。
这种由于气动力的作用而导致叶片发生的变形称为叶片的气动弹性。
2. 叶片气动弹性的影响叶片的气动弹性会对风电机组的运行稳定性及性能产生重要影响。
叶片的气动弹性会导致叶片的形变，进而影响到叶片的气动性能，使得功率输出受到一定程度的影响。
叶片的气动弹性还会引起整个机组的振动，从而影响到机组的寿命和稳定性。
二、颤振抑制技术1. 风电机组颤振问题的严重性颤振是风电机组运行过程中常见的问题，也是影响机组性能和安全稳定运行的严重隐患。
当机组遭遇颤振问题时，不仅会影响到机组的输出功率和转换效率，而且会加速机组各部件的疲劳破坏，缩短机组的使用寿命，甚至导致机组的毁坏。
2. 颤振抑制技术的发展针对风电机组颤振问题，研究人员开展了大量的工作，提出了多种不同的颤振抑制技术。
以传统的阻尼控制技术为例，通过在机组控制系统中增加阻尼控制器，可以有效地抑制机组的颤振振动。
而基于智能控制技术的颤振抑制方法，更加注重对机组振动的在线监测和实时调节，可以更加有效地抑制机组的颤振振动。
三、叶片气动弹性与颤振抑制的研究现状1. 叶片气动弹性的研究现状目前，针对风电机组叶片气动弹性问题，在压力、变形、振动等方面进行了大量的研究工作。
研究人员通过理论分析和实验验证，不断深化对叶片气动弹性的理解，为风电行业提供了更加有效的叶片设计和优化方法。
风力机叶片气动弹性稳定性分析
风力机叶片气动弹性稳定性分析随着全球可再生能源的发展，风能已成为一种市要的可再生能源。
风力机由叶片和轮毂组成，叶片姑风力机的关键部件，主要起到收集能量的作用，叶片的气动性能直接影响风力机的性能。
因此，对叶片的气动弹性稳定性进行分析和评价，已经成为风力机研究领域的热点课题。
叶片气动弹性稔定性是由空气动力学、叶片结构力学和振动力学等复杂因素相互作用所产生的。
它表现为叶片在外界气流刺激作用下,叶片形状和位置经过微小改变后保持稳定、不变形和不产生尖峰值的能力。
叶片气动弹性稳定性的分析主要包括以下因素：(I)外界气流作用：外界气流力的作用是叶片气动弹性稳定性的关键因素，它不仅影响叶片的设计参数，还决定了叶片形状和结构的稳定性，因此必须对外界气流的作用进行深入的研究。
(2)叶片结构：叶片的结构是叶片气动弹性稳定性分析的重要因素，叶片结构影响叶片气流动力特性，如离心度、叶片角度、叶片厚度等，因此要求叶片结构参数选择合理，叶片结构牢固。
(3)叶片振动：振动是叶片气动弹性稳定性的重要因素，当叶片振动过大时，会影响叶片的性能，因此叶片振动也是要求分析的重.点。
叶片振动可以通过改变叶片结构或添加风机噪声抑制装置来改善。
(4)流场数值模拟：流场数值模拟是叶片气动弹性稳定性分析的重要手段，可以根据外界环境和叶片结构参数对叶片进行计算流体力学分析，模拟叶片气动弹性稳定性的结果。
（5）试风台试验：试风台试验是叶片气动弹性稳定性分析的有效手段，可以从室内直接检测出叶片的气动特性，从而深入了解叶片气动弹性稳定性的变化规律，为叶片的设计和应用提供参考。
以上是叶片气动弹性稳定性分析的五个主要因素，它们可以综合起来，分析和评价叶片气动弹性稳定性的变化规律，从而为叶片的设计和应用提供参考。
从结构力学的角度出发，叶片气动弹性稳定性评价的重点在于掌握叶片的离心度、角度和厚度等参数的选取，以确保叶片的稳定性，使叶片以最小的偏移和变形应对外界气流的攻击。
超大型半潜浮式风力机动力特性分析
超大型半潜浮式风力机动力特性分析赵志新;李昕;施伟;王文华【摘要】以DTU 10 MW风力机为研究对象,对现有的NREL 5 MW无撑杆的半潜浮式风力机支撑平台进行放大设计,用于支撑DTU 10 MW风力机;基于浮式风力机“气动-水动-控制-弹性”全耦合分析模型,使用FAST软件对DTU10 MW浮式风力机系统在不同工况下的动力特性进行了分析,并与5 MW浮式风力机系统的动力特性进行了对比.研究发现:风力机大型化后,风荷载低频激励作用更为突出,且系统动力反应有所增加,但整体运动性能良好.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2019(045)007【总页数】5页(P125-129)【关键词】半潜浮式风力机;全耦合模型;运动反应;响应频谱【作者】赵志新;李昕;施伟;王文华【作者单位】大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;大连理工大学水利工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;大连理工大学水利工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;大连理工大学深海工程研究中心,辽宁大连116024;大连理工大学海洋可再生能源研究中心,辽宁大连116024;大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;大连理工大学水利工程学院,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TM3150 引言我国海上风能资源储量为陆上的3倍，且海上风能具有风速高、风况稳定、选址不受空间限制等优势，使得浮式海上风力机成为开发利用风能的必然选择。
然而，浮式海上风力机是刚柔混合强非线性的多体系统，其动力特性分析异常复杂。
Jonkman等[1]开发了嵌入FAST的水动力学计算模块HydroDyn，建立了浮式风力机气动-水动-伺服-弹性全耦合计算模型，对5 MW驳船式浮式风力机风浪组合工况下的动力特性进行了分析。
风速对风电机组发电量的影响研究
风速对风电机组发电量的影响研究发布时间：2023-01-13T07:04:20.032Z 来源：《当代电力文化》2022年第15期作者：吕飞达[导读] 针对HT25P模式风力发电的不足，本文提出了风速对风力发电的影响吕飞达陕西龙源新能源有限公司陕西西安 710075摘要：针对HT25P模式风力发电的不足，本文提出了风速对风力发电的影响，并利用实验数据研究了不同风速对风力发电效率和稳定性的影响。
研究结果表明，风速不足会降低风力发电效率。
高风速会降低风机的运行稳定性，导致风机的频繁故障和发电不足。
通过多次试验，获得了风速控制在0.5～11.5m/s时的最大风力发电量。
关键词：风速；风电机组；发电量一、引言风能是绝对清洁的，风速是影响风电切换工作效率的最重要因素。
风电机组主要由叶轮和发电机组成。
叶片随风旋转，驱动器切断磁场中的磁感应线，产生感应电流，并将感应电流传输至发电机进行能量输出操作。
随着大型风力发电设备制造水平的不断提高，风力发电的应用已经趋于稳定，但随着电力需求的不断增长，提高风力发电机组的工作效率成为一个关键的研究课题。
二、风速对风力发电影响的研究国内风电场正逐步从一级、二级、三级地区向S级地区过渡，同时，随着风电场上网电价的下降和S型地区风资源的相对减少，如何科学合理地衡量风电场建设的投资效益和经济性是关键因素。
影响风电场投资效果的关键参数是机组年发电量。
科学合理地计算和提高机组年发电量尤为重要。
本文主要探讨如何根据不同的波浪电流分布参数提高机组年发电量，以提高风电场的经济效益。
然而，在风资源评估过程中，风电场投资建设中采用了不同的波动分布计算模型，结果相差很大，机组年发电量相差很大。
研究风速波动分布对机组年发电量的影响，对提高机组发电量具有重要意义。
2.1风速对风力发电的影响风力能源是我国的主要能源之一，随着技术的发展，风力发电机组的容量不断增加，在一定程度上影响整个电网系统。
风电场的分布主要集中在人口稀少的地区，所以在电网的中心，不会承受过大的冲击力。
超大型和大型半潜浮式海上风力机动力响应对比
(１. Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｄａｌｉａｎ １１６０２４ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏａｓｔａｌ ａｎｄ
Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｄａｌｉａｎ １１６０２４ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３. Ｄｅｅｐｗａｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒꎬ Ｄａｌｉａｎ
ｉｎｃｅｎｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｂｌａｄｅｓ ａｎｄ ｔｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｂｒａｃｅｌｅｓｓ ｓｅｍｉ￣ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｓｅｍｉ￣ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅꎻ ｆｕｌｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｏｄｅｌꎻ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅꎻ ｐｏｗｅｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ
ｔｈｅ ｗａｖｅ￣ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ. Ｔｈｉｓ ａｌｓｏ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｏｒｉｎｇ ｌｉｎｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｅｘｃｉｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ
ｌｏｗ￣ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｍｏｔｉｏｎｓ. Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｔｏｒ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈａｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｓ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｍｏｒｅ ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｕｐｓｃａｌｉｎｇ ｏｆ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓꎬ ｗｈｉｃｈ
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风速对大型海上风力机的气动弹性影响研究
发表时间：2017-10-25T17:58:34.210Z 来源：《基层建设》2017年第17期作者：张婷婷
[导读] 摘要：海上风力机是未来风电技术发展的重要方向。
通常海上风力机风轮尺度较大、叶片弹性特征明显，这给风力机的气动弹性分析带来了极大挑战。
西南科技大学城市学院土木工程系四川绵阳 621000
摘要：海上风力机是未来风电技术发展的重要方向。
通常海上风力机风轮尺度较大、叶片弹性特征明显，这给风力机的气动弹性分析带来了极大挑战。
利用BEM气动力计算模型及模态叠加结构动力计算模型构建了大型海上风力机气动弹性分析模型，该模型具有计算效率高、计算结果准确的特征。
利用该模型对不同风速条件下NREL 5MW海上风力机的气动弹性特征进行了计算和分析。
结果显示，风力机的叶尖位移与风速条件直接相关，呈周期性特征。
风速越高风力机功率波动频率越低。
关键词：大型海上风力机；气动弹性；BEM；模态叠加模型
0 研究背景
海上风力机为海上风能利用提供了有效的手段。
根据“十三五”规划，海上风能资源的开发，将成为未来风能利用的重要发展方向。
目前海上风力机技术仍处于发展过程中，部分海上风电强国已拥有部分示范工程，如挪威Hywind项目、葡萄牙WindFloat项目等。
此外，近年来日本在海上风电技术领域投入较大，且已逐步形成海上风力机设计能力[1]。
海上风力机具有单机高功率等特点，通常设计为5MW-20MW[2]，相应的风力机的风轮半径将大幅增加。
在海上复杂的环境下，气动力、波浪作用力、结构作用力等将形成复杂的耦合作用力体系，给海上风力机的结构响应分析带来了极大的困难。
本文通过动量叶素理论（BEM）计算风力机的气动力，采用模态叠加理论对NREL 5MW海上风力机进行了计算。
对风力机的气动力特征及气弹耦合特性进行了系统地讨论。
1气动力计算BEM模型
复杂条件下风力机气动性能的求解是分析风力机气动弹性特征的关键。
BEM理论模型将风力机叶片沿展向划分为多个独立的控制单元，假设相互单元之间的流场并不存在气动干扰，从而将三维问题化简为二维问题。
极大地提高了计算效率，为风力机的气动弹性响应分析提供了条件。
通过将动量理论与叶素理论耦合并迭代求解，可获得当前翼型条件下的轴向及周向诱导因子和的量值，进而确定当前翼型的作用力。
在此基础上将各控制单元的受力沿展向积分即可获得叶片的整体气动特性。
2结构动力学计算模态叠加模型
风力机结构动力学计算模型整体上可以分为模态叠加法、多体动力学计算方法及有限元分析方法。
其中模态叠加法通过将叶片的各阶振型乘以响应系数后叠加起来计算其动力学响应，具有快速、高效等特征，是目前风力机气动弹性分析使用的主要方法。
本文基于广义作用力方程，利用Duhamel积分可以求得叶片运动数值解，再将各阶模态对应的广义位移转换到物理空间可以得到以下位移结果：。