风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术还公开了一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定装置。本发明专利技术能够更加准确的评估叶片的气弹稳定性。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法及装置
本专利技术涉及风电
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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。本专利技术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。可选的，确定所述位移增量包括：根据所述第一初始梁数据、所述第一目标梁数据以及所述第一初始网格数据，确定第一目标网格数据，所述第一目标网格数据包括所述叶片蒙皮上的各个网格节点在所述叶片处于平衡态时的位置数据；根据所述第一目标梁数据、所述第一目标网络数据以及所述第二目标梁数据确定各阶振型的第二目标网格数据，所述第二目标网格数据包括各个振型的叶片蒙皮上的网格节点的位置数据；根据各阶振型的第二目标网格数据以及所述第一目标网格数据确定各阶振型的所述位移增量。可选的所述气弹阻尼比包括结构阻尼比以及气动阻尼比。本专利技术实施例还提供了一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定装置，包括：振型确定单元，用于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；阻尼比确定单元，用于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；稳定性确定单元，用于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，所述阻尼比确定单元包括：参数获取子单元，用于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；气动功计算子单元，用于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；阻尼比计算子单元，用于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，所述装置还包括：初始数据获取单元，用于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，所述装置还包括：目标梁数据获取单元，用于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。可选的，所述装置还包括位移增量单元，用于确定所述位移增量；所述位移增量单元包括：目标数据确定子单元，用于根据所述第一初始梁数据、所述第一目标梁数据以及所述第一初始网格数据，确定第一目标网格数据，所述第一目标网格数据包括所述叶片蒙皮上的各个网格节点在所述叶片处于平衡态时的位置数据；根据所述第一目标梁数据、所述第一目标网络数据以及所述第二目标梁数据确定各阶振型的第二目标网格数据，所述第二目标网格数据包括各个振型的叶片蒙皮上的网格节点的位置数据；位移增量确定子单元，用于根据各阶振型的第二目标网格数据以及所述第一目标网格数据确定各阶振型的所述位移增量。可选的，所述气弹阻尼比包括结构阻尼比以及气动阻尼比。本专利技术实施例提供的风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法及装置，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。本实施例通过多体动力学与流体动力学的耦合分析方法，可以比较准确的确定叶片在不同振型下的气弹阻尼比，从而在根据此气弹阻尼比确定风力发电机组的叶片气弹稳定性时，可以比较准确的预测叶片气弹稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例风力机组整机多体动力学模型示意图；图3为本专利技术实施例风力机叶片示意图；图4为本专利技术实施例叶片截面参数示意图；图5为本专利技术实施例叶轮流体域几何模型示意图；图6为本专利技术实施例叶轮流体域网格模型示意图；图7为本专利技术实施例模拟流场域的几何模型示意图；图8为本专利技术实施例叶片气动功实时监测示意图；图9为本专利技术实施例三个叶片振幅实时监测示意图；图10为本专利技术实施例风力发电机组叶片气弹稳定性的确定装置的组成示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，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。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述位移增量包括：根据所述第一初始梁数据、所述第一目标梁数据以及所述第一初始网格数据，确定第一目标网格数据，所述第一目标网格数据包括所述叶片蒙皮上的各个网格节点在所述叶片处于平衡态时的位置数据；根据所述第一目标梁数据、所述第一目标网络数据以及所述第二目标梁数据确定各阶振型的第二目标网格数据，所述第二目标网格数据包括各阶振型的叶片蒙皮上的网格节点的位置数据；根据各阶振型的第二目标网格数据以及所述第一目标网格数据确定各阶振型的所述位移增量。7.根据权利要求1-6任意一项所述的方法，其特征在于，所述气弹阻尼比包括结构阻尼比以及气动阻尼比。8.一种风力发电机组叶片气弹稳定性的确定装置，其特征在于，包括：振型确定单元，用于对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杨，张志弘，李双虎，徐志良，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11