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垂直軸風輪氣動彈性穩定性和結構動力響應分析

2009-02-12 來源:航空航天部六O二所孫如林 瀏覽數:2732

    運動萬程                
    為了確定旋翼——塔耦合系統的運動方程應用了Lagrange原理,為了得到動能、勢能和阻尼項,必須計算槳葉上任意點的速度,經過代數轉換以后,以局部坐標s。表示其速度。            
             
    從這個方程可以計算槳葉能量項目,槳葉的變形代入這個方程,能量項目就可用廣義坐標表示。用Lagrange方程最后導出運動方程,這些方程是一組常系數二階微分方程,因為垂直軸風輪結構是對稱的。氣動彈性穩定性和動力響應運動方程分別是:

    式中:


    (m)是結構質量矩陣 (d)是結構阻尼矩陣 (g)是陀螺矩陣(r)是氣動阻尼矩陣(k)是結構剛度矩陣(G)是重力矩陣(S)是幾何剛度矩陣
(C)是離心力矩陣 (q)是氣動剛度矩陣            
    而y=(△e、.h0 2、qi、SKi]’,廣義力  Q來源于氣動力,重力和離心力,并由下列表  達式得到;Q={Q。+一Q。)6u。/6ydr式中Q。和Q。分別為氣動力和重力,以局  部坐標Ss表示,U’是槳葉上一點的變形矢量。            
    結  果
    上述描繪的理論模型已程序化了,并用于一些可用風輪的穩定分析,其中獲得使用證書的風輪是安裝在荷蘭FOKKER的PIONEElR I風輪。該風輪旋翼高度為15m,直徑為14.92 m,槳葉形狀為tropos kien而弦長為O.75m的垂直軸風輪,轉速變化在低風速時為25r/min,在風速1Gm/s時為50r/min,在風速18m/s,。輸出45kW。本文以PIONEER I風輪作為鍘算,證實了方法的可用性。
    結    論         

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 電容器自激風力異步發電機的穩態研究
閱讀下文 >> 幾種雙饋式變速恒頻風電機組低

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