【摘 要】
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风轮系统由叶片、主轴和轮毂组成,是风力发电机最主要的部件,在运行过程中,除受到确定的气动力作用,还受到不可预测的随机载荷作用,因此对风轮系统进行动态分析,对提高风力机的可靠
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风轮系统由叶片、主轴和轮毂组成,是风力发电机最主要的部件,在运行过程中,除受到确定的气动力作用,还受到不可预测的随机载荷作用,因此对风轮系统进行动态分析,对提高风力机的可靠性与稳定性具有重要意义。本文以变速变桨距水平轴风力发电机风轮系统为研究对象,主要研究包括:(1)在空气动力学计算的基础上,应用FAST软件建立1.5兆瓦变速变桨距风力机风轮系统空气动力学模型、风速模型和结构动力学模型;(2)计算并分析在湍流作用下叶片所受的气动载荷、重力载荷和离心力载荷、轮毂所受侧向载荷以及低速轴轴端在摆振和挥舞方向的剪力和弯矩;(3)应用MATLAB绘制风力机在变速变桨过程中叶尖速比、叶尖位移、叶片桨距角、风轮转速、功率系数等主要气动特性参数时域图,得到了湍流作用下风力发电机风轮的动态载荷变化和气动特性变化,分析了叶根处摆振方向、挥舞方向的剪力和弯矩以及轴向力等的变化规律;得到了低速轴在未旋转和旋转时所受的力和力矩;分析了风轮主要气动特性参数,包括叶尖在各方向的位移以及功率系数、力矩系数和推力系数等随风速变化的规律。
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