《多兆瓦級海上風力機葉片的非線性振動與控制》是依託湖南工程學院，由魏克湘擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多兆瓦級海上風力機葉片的非線性振動與控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魏克湘
- 依託單位：湖南工程學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
風力機葉片是風力發電系統的關鍵部件，其良好的結構和氣動特性是整個機組實現長期安全高效運行的前提。近年來，隨著風電行業從陸上風電向海上風電發展，主力機型從兆瓦級發展到了多兆瓦級。風電機組的超大型化對葉片的結構和動態特性提出了更高的要求。本課題以多兆瓦級海上風力機葉片的非線性振動與控制為研究對象，通過對海上風力機葉片的多場耦合動力學建模、非線性結構動態回響特性、氣彈穩定特性、顫振主動控制等進行系統研究，揭示葉片在空氣動力、結構動力、海洋環境載荷及慣性力耦合作用下各種非線性振動現象發生的規律及其相互轉換的條件和機理，確定影響大型海上風力機葉片氣彈耦合顫振和失速顫振等非線性振動產生的關鍵因素，發展基於智慧型材料的葉片顫振主動控制技術。為海上風力機葉片的最佳化設計提供理論和技術支撐，同時為消除和預防由顫振等非線性不穩定振動引發的葉片結構疲勞破壞事故提供新的參考方法。
結題摘要
風力機葉片是風力發電機組的關鍵部件，其良好的結構和氣動特性是整個機組實現長期安全高效運行的前提。本項目主要對兆瓦級海上風力機葉片的多場耦合動力學建模、非線性結構動態回響特性、氣彈穩定特性、顫振主動控制等進行研究，為海上風力機葉片的最佳化設計提供理論和技術支撐，同時為消除和預防由顫振等非線性不穩定振動引發的葉片結構疲勞破壞事故提供新的參考方法。將海上兆瓦級風力機複合材料葉片等效為一個受定軸轉動與基礎激勵聯合作用的複合材料層合結構梁，建立了基礎激勵下旋轉運動複合材料層合結構梁的非線性動力學方程，為海上風力機複合材料葉片的動力學分析提供了一個較完整的理論模型；研究了結構參數對葉片模態特性和氣動載荷的影響規律，獲得了風力機葉片的動力學設計最佳化參數，為多兆瓦級風力葉片的動力學最佳化設計及性能評估提供了參考方法；分析了大型風力機葉片在氣動載荷作用下的動力回響特性，基於諧回響分析了不同鋪層角對葉片結構動力回響特性的影響；以提高葉片的氣動性能和減低噪聲為設計目標，對風力機葉片翼型進行最佳化設計，仿真評估了最佳化前後葉片的氣動和噪聲性能；提出基於多頻簡諧激勵的葉片裂紋無損檢測方法，開發了海上風力機線上振動狀態監測系統；研究了基礎平台運動，以及風切變和塔影效應對風力機輸出功率的影響規律，為風資源評估和風場運維提供參考依據；基於多目標最佳化設計方法，對塔架結構進行動力學最佳化設計分析，以改善風力機組塔架的動態特性。本項目取得的主要研究成果包括：在國內外期刊發表學術論文15篇，其中SCI收錄期刊論文7篇；申請發明專利6項，獲發明專利授權2項，申請獲得軟體著作權2項；培養碩士研究生6人，已獲學位5人。
