曹九发， 王同光， 王　枭

(1. 扬州大学 水利与能源动力工程学院，江苏 扬州　225127; 2.南京航空航天大学 江苏省风力机设计高技术研究重点实验室,南京　210016)



大型风力机的几何非线性动态响应研究

曹九发1， 王同光2， 王枭2

(1. 扬州大学 水利与能源动力工程学院，江苏 扬州225127; 2.南京航空航天大学 江苏省风力机设计高技术研究重点实验室,南京210016)

摘要：随着风力机大型化、柔性化发展，风力机叶片的变形越来越大，几何非线性效应也越来越明显。采用自由涡尾迹方法提高风力机气动载荷计算精度，应用有限元方法建立了风力机叶片结构梁模型。应用伽辽金方法建立叶片的几何非线性刚度矩阵，同时构建了叶片的非线性动力学方程。采用Newmark直接积分法进行时间步长推进，并采用修正的Newton-Raphson方法进行增量迭代计算，实现了大型风力机叶片气动与非线性结构耦合计算模拟。最后，通过美国可再生能源实验室的 Phase VI风力机实验数据验证了计算模型的准确性和可靠性。同时以大型风力机NH1500为算例，计算了叶片的线性与非线性动态响应，分析了叶片几何非线性对动态响应和气动性能的影响。这对于提高大型风力机设计水平和各个部件载荷计算准确度具有重要意义。

关键词：风力机；自由涡尾迹方法；几何非线性；Newton-Raphson方法；动态响应

随着风力机大型化、柔性化发展，其叶片在气动力的作用下，挥舞和摆振方向变形进一步增大，这不仅会影响风轮气动性能，而且会改变叶片表面载荷分布，影响结构安全性，在一定情况下，甚至会引起结构破坏。……