三叶片H型垂直轴风力机风振与减振研究
2021-04-28杨梦姚毛璐璐韩兆龙
上海交通大学学报 2021年4期
杨梦姚,毛璐璐,韩兆龙,b,c,周 岱,b,c,雷 航,曹 宇
(上海交通大学 a. 船舶海洋与建筑工程学院;b. 海洋工程国家重点实验室;c. 水动力学教育部重点实验室, 上海 200240)
风能是一种重要的能源.2018年底,我国风电累计装机容量2.1亿千瓦,占全球风电市场的三分之一以上[1].风力发电机根据转动轴与来风方向的相对位置分为水平轴风力机和垂直轴风力机两类.以H型风机为代表的垂直轴风力机具有产生噪声更小、整体结构更简单、生命周期更长、发电效率更高等特点,具有广阔的发展前景[2].H型垂直轴风力机通常由2~6片与转轴平行的叶片组成,其结构特征使得必有叶片会处于迎风位置,易产生离心力,主轴螺栓连接处易断裂,叶片在风荷载的作用下易产生振动问题,抗风能力较弱[3].

图1 垂直轴风力机风振与减振技术路线图Fig.1 Flowchart of wind vibration and vibration reduction of VAWT
近年来,研究者对垂直轴风机(VAWT)风振响应开展了一些研究[4-7].潘博等[8]提出研究垂直轴风机必须考虑风致振动及气动力与叶片的共振.Campos等[9]提出结构柔度问题在风机生命周期评定中十分重要.对结构耗能减振,设置阻尼器是较为常用的方法.刘保文等[10]对大跨度斜拉桥桥塔设置纵向阻尼器,有效减小了主塔在地震荷载作用下的内力,使得内力重新分布,改善了结构受力性能.周云等[11]在某高层建筑上布置若干黏滞阻尼器,减震效果良好.目前,关于垂直轴风力机减振的研究较少.本文针对H型垂直轴风力机振动问题,在风机结构的不同位置上……
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