叶片气动载荷计算与载荷分布规律分析 文献参考

全球已有50多个国家正积极促进风能事业的发展。由于风力发电技术相对成熟，许多国家投入较大、发展较快，使风电价格不断下降，考虑环保和地理位置因素，加上政府税收优惠和相关政策的支持，有些地区风电可与火电等竞争。与其他地区相比，欧洲的风能发电发技术发展最快，居全球领先，其中德国十分重视风电发展，目前是世界上风电装机最多、风电技术最先进的国家，风力发电量可满足全国电力消费量的4．7％左右。德国风力发电设备制造技术及规模处于世界领先水平，在国际市场上占有重要地位。此外还有美国、西班牙、英国、芬兰、瑞士等国家。全球风能协会(GWEC)在其报告中公布，2006年全球风电机组新安装量为15 197 MW，累计安装总量达74 223 MW。上述统计涉及全球逾70多个国家和地区。所有国家中机组安装总量最高的依次是德国(20621MW)、西班牙(11 615MW)、美国(11 603MW)、印度(6 270MW)和丹麦(3 3136MW)。目前，全球已有13个国家迈入安机量超1 GW的队伍之中。

风力机叶片是风力机最重要的部件之一，也是受力最为复杂的部件。叶片在运行中由于气动力、弹性力和惯性力的锅合作用而引起的不稳定振动，常常是导致叶片破坏的重要原因之一。因此，叶片的气动弹性稳定性问题一直是人们所关注的研究课题。叶片气动弹性计算大都采用类似直升机旋翼的经典方法，考虑叶片挥舞、摆振和扭转振动的组合。Houbolt和Brooks推导了无锥角、非均匀桨叶挥舞——扭转耦合的运动微分方程。Wendell推导了适用于风力机叶片的气动载荷，并用非耦合的非旋转模态研究了其气动弹性稳定性问题。Kottapalli等用非耦合的旋转模态对该问题进行了研究，在计算过程中，忽略了叶片和塔架的耦合效应，对非线性方程线性化，得出了风力机叶片的静态响应及其稳定性边界，但与试验结果相比偏于保守。Miller等用半刚性模型研究叶片的气动弹性稳定性问题。Chopra和Dugundji用非线性半刚性模型研究了叶片的气动弹性响应和稳定性问题。李本立和安玉华建立了风力机转子叶片的非线性运动方程，采用模态法求解挥舞、摆振、扭转运动微分方程，并应用了数值方法对风力机的气动弹性稳定性进行了模拟和分析。曹人靖、刘冥建立了基于压力表示法的水平轴风力机叶轮气动弹性稳定性敏感性分析方法，综合考虑了风力机叶轮的气动与结构参数对气动弹性稳定性的影响

国内在风力发电机叶片方面的分析研究，大多集中在叶片的性能计算、模态分析等方面。在模型设计中，更多的是优化国外模型，或者优化国外的翼型；国内叶片设计模型大体基于叶素一动量理论和涡流理论，优化方法大体为复合型法和遗传算法；国内小型风力机的设计方法比较成熟，但不能用设计小型风机叶片的方法来设计大型风机叶片。