[发明专利]风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法及装置

说明书

本发明公开了一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法，所述方法包括：对所述叶片进行多体动力学分析，确定所述叶片在确定风速工况下处于平衡态时的各阶振型；对所述叶片进行流体动力学分析，确定所述叶片在不同振型下的气弹阻尼比；根据所述气弹阻尼比确定所述叶片在对应振型下的气弹稳定性。本发明还公开了一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定装置。本发明能够更加准确的评估叶片的气弹稳定性。

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法及装置。

背景技术

风力机叶轮作为整机能量的输入源头，叶轮的气弹稳定性对于评估整机的低频耦合振动问题起着至关重要的作用，但伴随着风力机单机容量的日趋增加、叶轮直径的增大、叶片轻量化及叶片柔性的增加，气弹稳定性问题日益重要和突显，因此亟待寻求一种与风力机叶轮实际运行规律接近的叶轮气弹仿真分析方法，从风力发电机组叶轮子系统角度评估叶轮的气弹稳定性，从而保证机组的可靠性设计。

在现有技术中，存在预测叶轮机叶片的颤振边界的方法、以及预测航空涡轮发动机叶片的颤振边界的方法。其中，在预测叶轮机叶片的颤振边界时，具体是采用叶片三维实体建模手段，通过流体动力学与结构力学方法，进行数据的双向传递与迭代，最终通过叶片颤振应力进行颤振边界的预测，此预测方法可以真实的反应出叶轮机叶片的运行特征与状态；在预测航空涡轮发动机叶片的颤振边界时，具体是采用流体动力学与结构力学弱耦合分析手段，利用动网格与线性插值技术，通过气动阻尼获得颤振边界。

但是，由于风力机叶轮直径日趋增大，叶片的柔性大幅增加，叶片的变形幅度长达几米，基于这些特点，如果采用上述颤振边界的预测方法来预测叶片的气弹稳定性，很难实现大变形叶片气弹稳定性的预测与评估。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法及装置，能够更加准确的评估叶片的气弹稳定性。

本发明实施例提供了一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法，包括：

对所述叶片进行多体动力学分析，确定所述叶片在确定风速工况下处于平衡态时的各阶振型；

对所述叶片进行流体动力学分析，确定所述叶片在不同振型下的气弹阻尼比；

根据所述气弹阻尼比确定所述叶片在对应振型下的气弹稳定性。

可选的，所述对所述叶片进行流体动力学分析，确定所述叶片在不同振型下的气弹阻尼比，包括：

通过流体动力学分析，得到所述叶片所在模拟流场域内各个空间位置处的稳态速度和稳态压力；

根据所述各阶振型的频率以及稳态速度和稳态压力，计算在各阶振型运动轨迹下的瞬态气动功；

依据所述瞬态气动功，计算所述叶片在对应振型下的气弹阻尼比。

可选的，所述各阶振型运动轨迹包括各阶振型的叶片相对于其在平衡态位置处的位移增量。

可选的，所述方法还包括：

通过多体动力学分析，得到第一初始梁数据，其包括所述叶片主梁上的各个梁节点在无风工况下的位置数据；

通过三维流体域分析，得到第一初始网格数据，其包括所述叶片蒙皮上的各个网格节点在无风工况下的位置数据。

可选的，所述确定所述叶片在确定风速工况下处于平衡态时的各阶振型之后，还包括：

基于多体动力学分析得到：

第一目标梁数据，其包括所述叶片主梁上的各个梁节点在叶片处于所述平衡态时的位置数据；

第二目标梁数据，其包括所述叶片主梁上的各个梁节点在各阶振型中的位置数据。