專利名稱：風機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種振動位移計算方法，特別涉及一種風機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法。
背景技術：
目前風電在全球發(fā)展迅速，而風力機的安全運行是保證風力機穩(wěn)定發(fā)電的基礎， 葉片作為風力機的關鍵部件，其性能好壞直接影響風力發(fā)電裝置功率和整機運行與穩(wěn)定， 它展向長、弦向短、柔性較好，是容易發(fā)生振動的細長彈性體，對其振動特性的研究十分重要。目前國內外學者針對風力機葉片動力響應開展了一系列的工作，利用各種不同的方法、 從不同的側面對葉片的動力特性進行了探索。

發(fā)明內容
本發(fā)明是針對風力機葉片參數計算要求高的問題，提出了一種風機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法，以風力機葉片的簡化模型為研究對象，根據流體流動守恒定律建立了流體流動控制方程，利用Newmark法求解了結構運動控制方程，建立了計算葉片振動位移的數學模型，分別從葉片的流體域和結構域入手，計算了不同平均風速下葉片葉尖處的振動位移，達到高精度的計算結果。本發(fā)明的技術方案為一種風機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法，具體包括如下步驟
1)運用Fluent和Ansys軟件對風力機葉片振動位移進行求解
a)流體域計算壓力載荷首先在Fluent中將葉片模型設置為剛性結構，然后在來流入口給定風速邊界條件進行流場分析，得到模型表面的風壓分布，并將模型表面在各種風速邊界條件下的風壓分布數據記錄下來，生成壓力荷載數據庫；
b)結構域計算位移在Ansys軟件中將葉片的材料參數設置為正常，根據不同的風速條件，將荷載數據庫中的風壓加載到葉片模型上，然后利用有限元數值程序來計算和分析結構的振動情況，得到在不同平均風速作用下葉片葉尖處的振動位移；
2)設葉尖處的振動位移Η「這平均風速ν變化的曲線滿足威布爾分布
權利要求
1. 一種風機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法，其特征在于，具體包括如下步驟1)運用Fluent和Ansys軟件對風力機葉片振動位移進行求解a)流體域計算壓力載荷首先在Fluent中將葉片模型設置為剛性結構，然后在來流入口給定風速邊界條件進行流場分析，得到模型表面的風壓分布，并將模型表面在各種風速邊界條件下的風壓分布數據記錄下來，生成壓力荷載數據庫；b)結構域計算位移在Ansys軟件中將葉片的材料參數設置為正常，根據不同的風速條件，將荷載數據庫中的風壓加載到葉片模型上，然后利用有限元數值程序來計算和分析結構的振動情況，得到在不同平均風速作用下葉片葉尖處的振動位移；2)設葉尖處的振動位移Η「這平均風速ν變化的曲線滿足威布爾分布v — V)s]式中是在不同平均風速作用下葉尖的振動位移，、分別 ηwνWe為平均風速和位移的初值.’游、”為威布爾分布的形狀參數和尺度參數；3)對步驟2)中公式進行簡化后再進行最小二乘法擬合，求出威布爾分布的形狀參數雙和尺度參數▽，得到葉尖振動位移w隨平均風速ν變化的曲線擬合公式為W= 0.41517exp[-( 50嚴]。 18.4076' J °
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風機葉片振動位移及其威布爾分布擬合方法，通過計算流體動力學軟件FLUENT模擬了近海風場作用下葉片表面風壓分布，并把流體域得出的風壓作為結構域的壓力載荷在ANSYS有限元分析軟件中進行加載，進而計算出不同平均風速作用下風力機葉片葉尖處的振動位移，最后利用最小二乘法對風力機葉片葉尖處的振動位移隨平均風速變化的曲線進行了威布爾分布擬合，得到風機葉片振動計算方法，結果表明該擬合方法精確度高，可以作為風機葉片振動計算方法的參考，大大提高計算效率。
文檔編號G06F19/00GK102163263SQ20111010144
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權日2011年4月22日
發(fā)明者張建平 申請人:上海電力學院