【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电，尤其涉及一种基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计及安装方法。
技术介绍
1、随着现代风力机的大型化，其叶片也会越来“柔细”化。在风场气动力，体积力及惯性力相互作用下，叶片各模态之间易发生振动耦合，产生气弹不稳定的颤振现象。叶片的颤振会对风力机的运转产生不利影响，其引发的交变应力可致使叶片开裂，严重时发生断裂损坏。
2、风力机依靠风轮叶片汲取风能，叶片翼型的气动性能直接影响着风力机风能利用的效率。为了得到所要求的气动性能，经过优化设计出来的翼型尾缘一般较薄，尤其是相对厚度较小的翼型。由于风力机叶片在生产时，是通过ss面壳体和ps面壳体独立灌注，再将ss面壳体和ps面壳体采用结构胶粘结，因此，实际叶片的制造工艺可能无法满足翼型所要求的厚度。基于此，在实际叶片的制造过程中，会对翼型尾缘加厚，如图1所示，其中，包括ss面壳体1、ps面壳体2、叶片前缘3、叶片腹板4、叶片主梁5、叶片尾缘6、叶片设计外形7和结构胶8。从图中可见，风力机叶片在叶尖区域叶素尾缘厚度较小，在生产过程中由于ss面壳体、ps面壳体以及结构胶的厚度远大于尾缘设计外形的厚度。为了满足生产的需要，对尾缘进行了尾缘增厚处理以满足工艺需求。
3、但是，上述方式改变了叶片气动设计外形，导致原理不清晰，没有理论推导过程，并未同时修正尾翼的气动特性来进行气动设计，导致改型后的气动性能未知且不稳定。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于柔性原理的叶片气动稳定性
2、一种基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，包括以下步骤：将风电叶片划分为ps面、ss面和柔性尾缘，所述柔性尾缘为所述ps面和ss面后缘方向的切线延长形成，且切线的曲率一致，并根据气动特征和工艺需求确定所述柔性尾缘末端的宽度；在所述柔性尾缘的内部空间设置至少一个柔性结构，所述柔性结构能够增加叶片运动边界或叶片结构安全性；通过结构胶将所述ps面、ss面和柔性尾缘进行粘接，所述柔性尾缘能够通过变形和运动将势能转化为动能。
3、在其中一个实施例中，所述柔性结构包括结构稳定型和柔性加强型。
4、在其中一个实施例中，所述结构稳定型包括工字加强结构，材料为金属或强度高于所述柔性尾缘的材料；所述柔性加强型包括金属弹簧和螺旋状结构。
5、在其中一个实施例中，还包括：假设叶片在气动力作用下的振动方程为：
6、f(y,t)＝0
7、对上式求导，得到叶片在运动方程作用下的速度v(t)和加速度a(t)，分别为：
8、v(t)＝ft′(y,t)
9、a(t)＝vt′(t)
10、根据广义胡克定律得到叶片势能ep和动能ek，为：
11、ep＝ε(ap,f(y,t))
12、ek＝ε(ak,v(t))
13、式中，ap和ak分别为势能参数和动能参数；受气动力作用产生的总能量为势能及动能之和为：
14、e＝ep+ek
15、叶片沿展向位置i处的势能和动能分别为：
16、
17、
18、式中，epi、eki分别为叶片沿展向位置i处的势能和动能，r为叶片长度。
19、在其中一个实施例中，所述气动力包括升力、阻力和力矩，计算公式分别为：
20、
21、
22、
23、式中，l表示升力，d表示阻力，m表示力矩，cl、cd和cm分别为升力系数、阻力系数和力矩系数，ρ为空气密度，s为特征面积或特征长度，v为来流速度。
24、在其中一个实施例中，所述柔性尾缘内部设置所述柔性结构的数量由所述势能参数和动能参数确定。
25、在其中一个实施例中，在动能参数和势能参数确定时，还包括：所述动能参数越小，则所述柔性结构采用柔性加强型；所述势能参数越大，则所述柔性结构采用结构加强型。
26、一种基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置安装方法，用于安装采用如上所述的一种基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法得到的提升装置，包括：采用结构胶，将所述柔性尾缘与对应的ps面和ss面完全贴合并进行粘连；或，采用结构胶，将所述柔性尾缘与ss面完全贴合粘连，ps面保留空隙，形成凹槽；或，采用结构胶，将所述柔性尾缘与ps面完全贴合粘连，ss面保留空隙，形成凹槽。
27、相比于现有技术，本专利技术的优点及有益效果在于：通过将风电叶片划分为ps面、ss面和柔性尾缘，柔性尾缘为ps面和ss面后缘方向的切线延长形成，且切线的曲率一致，并根据启动特征和工艺需求确定柔性尾缘末端的宽度；并在柔性尾缘的内部空间设置有至少一个柔性结构，柔性结构能够增加叶片运行边界或叶片结构安全性；通过结构胶将ps面、ss面和柔性尾缘进行粘接，柔性尾缘能够通过变形和运动将势能转化为动能，通过对柔性尾缘进行独立生产，使其能够符合叶片的设计需求，适用于多种应用场景，并能够通过变形和运动的方式对气动载荷进行卸载，提升叶片的气动稳定性和安全性。
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1.一种基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，所述柔性结构包括结构稳定型和柔性加强型。
3.根据权利要求2所述的基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，所述结构稳定型包括工字加强结构，材料为金属或强度高于所述柔性尾缘的材料；所述柔性加强型包括金属弹簧和螺旋状结构。
4.根据权利要求2所述的基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求4所述的基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，所述气动力包括升力、阻力和力矩，计算公式分别为：
6.根据权利要求4所述的基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，所述柔性尾缘内部设置所述柔性结构的数量由所述势能参数和动能参数确定。
7.根据权利要求6所述的基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，在动能参数和势能参数确定时，还包括：
8.一种基于柔性原理
...【技术特征摘要】
1.一种基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，所述柔性结构包括结构稳定型和柔性加强型。
3.根据权利要求2所述的基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，所述结构稳定型包括工字加强结构，材料为金属或强度高于所述柔性尾缘的材料；所述柔性加强型包括金属弹簧和螺旋状结构。
4.根据权利要求2所述的基于柔性原理的叶片气动稳定性提升装置设计方法，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求4所述的基于柔性原理的...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁德宣，高阳，张石强，戴远钘，
申请(专利权)人：吉林重通成飞新材料股份公司，
类型：发明
国别省市：
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