项目名称: 多兆瓦级海上风力机叶片的非线性振动与控制

项目编号: No.11472103

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 魏克湘

作者单位: 湖南工程学院

项目金额: 88万元

中文摘要: 风力机叶片是风力发电系统的关键部件,其良好的结构和气动特性是整个机组实现长期安全高效运行的前提。近年来,随着风电行业从陆上风电向海上风电发展,主力机型从兆瓦级发展到了多兆瓦级。风电机组的超大型化对叶片的结构和动态特性提出了更高的要求。本课题以多兆瓦级海上风力机叶片的非线性振动与控制为研究对象,通过对海上风力机叶片的多场耦合动力学建模、非线性结构动态响应特性、气弹稳定特性、颤振主动控制等进行系统研究,揭示叶片在空气动力、结构动力、海洋环境载荷及惯性力耦合作用下各种非线性振动现象发生的规律及其相互转换的条件和机理,确定影响大型海上风力机叶片气弹耦合颤振和失速颤振等非线性振动产生的关键因素,发展基于智能材料的叶片颤振主动控制技术。为海上风力机叶片的优化设计提供理论和技术支撑,同时为消除和预防由颤振等非线性不稳定振动引发的叶片结构疲劳破坏事故提供新的参考方法。

中文关键词: 非线性振动;多场耦合;稳定性;振动主动控制

英文摘要: Wind turbine blades are considered to be the key component of the wind turbine system. Their performance and reliability directly influence the whole performances of the wind turbine system. With the development of wind power industry from onshore wind to offshore wind in recent years, the wind turbines have been developed from megawatt(MW) to multi-megawatt. Super-large wind turbines have heightened requirements on structrue and dynamic characteristics of the wind turbine blades. It is important to study the nonlinear vibration and control of the multi-MW offshore wind turbine blades for improving their reliability, safety and service life. This project will investigate the multi-coupling dynamic modeling, nonlinear structural dynamic response, aeroelastic stability and active flutter suppression of the offshore wind turbine blades under interaction of the aerodynamic, structural dynamics,ocean environment loads and inertia forces. The aims of this project are to reveal the nonlinear vibration patterns and couping mechanism of the blade under multi-coupling interaction, determine the key factors that influence the aeroelastic coupled flutter and stall flutter of the blade, and develop a flutter active control technology of blades based on smart materials. The research results will provide theoretical and technical guidance for optimization design and vibration control of offshore wind turbine blades.

英文关键词: nonlinear vibration;multi-field coupled;stability;active vibration control

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