【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电，具体地涉及一种柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法、一种柔性叶片气弹颤振临界转速确定系统以及一种机器可读存储介质。
技术介绍
1、随着叶片长度以及柔度的增加，由气动载荷和柔性叶片相互耦合引起的经典颤振问题越发突出，早期20kw风机叶片的颤振转速大约是运行速度的6倍，颤振现象并不显著。而桑迪亚国家实验室研发的13.2mw柔性叶片的颤振转速仅为额定转速的1~1.1倍，颤振问题已无法忽略。因此，风机叶片颤振特性已经成为超长风机叶片设计时必须考虑的关键问题之一。
技术实现思路
1、本专利技术实施方式的目的是提供一种柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法、系统及介质，该方法根据风力发电机组叶片参数构建叶片有限元空间梁模型，计算叶片气动载荷，再根据叶片气动载荷及有限元空间梁模型获得颤振转速和颤振频率，可以实现简单快捷的预判风电机组叶片的气弹稳定性问题，为柔性叶片的气弹设计提供了保障。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，所述柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法包括：
3、获取风力发电机组叶片参数；
4、根据风力发电机组叶片参数构建叶片有限元空间梁模型；
5、根据风力发电机组叶片参数计算叶片气动载荷；
6、根据叶片有限元空间梁模型和叶片气动载荷确定叶片的颤振转速和颤振频率。
7、在本申请实施例中，所述风力发电机组叶片参数包括：翼型、弦长、刚心位置、质心位置、叶片展向各个
8、在本申请实施例中，根据风力发电机组叶片参数构建叶片有限元空间梁模型，包括：
9、根据风力发电机组叶片参数将叶片简化为悬臂梁；
10、采用2节点欧拉梁单元将悬臂梁离散化，得到叶片的刚度矩阵；
11、根据叶片展向各个截面处的材料和截面特性得到叶片的质量矩阵；
12、根据刚度矩阵和质量矩阵构建有限元空间梁模型。
13、根据上述技术手段，根据风力发电机组叶片的特性及叶片参数构建有限元空间梁模型，该模型可以很好的反应风力发电机组叶片的结构特性。
14、在本申请实施例中，根据风力发电机组叶片参数计算叶片气动载荷，包括：
15、根据风力发电机组叶片参数计算刚心位置处的平移量和转动量；
16、根据刚心位置处的平移量和转动量计算叶片气动载荷。
17、根据上述技术手段，能够准确计算风力发电机组叶片气动载荷。
18、在本申请实施例中，刚心位置处的平移量表示为：
19、；
20、刚心位置处的转动量表示为：
21、；
22、其中，为翼型沉浮运动的幅值，为翼型俯仰运动的幅值，为翼型简谐振动的圆频率，i为虚数单位；
23、所述叶片气动载荷包括翼型单位展长的升力和绕刚心的俯仰力矩，翼型单位展长的升力表示为：
24、；
25、绕刚心的俯仰力矩表示为：
26、；
27、其中，v为来流速度，b为翼型的半弦长，刚心到翼弦中点的距离为ab，a是一个无量纲系数，为升力线斜率；ρ为空气密度；k为减缩频率，；为theodorsen函数。
28、根据上述技术手段，采用theodorsen非定常气动力理论，综合考虑了叶根、叶尖的气动损失，升力线斜率、展向流动等非定常因素对气动模型的影响，准确计算风力发电机组叶片气动载荷。
29、在本申请实施例中，根据叶片有限元空间梁模型和叶片气动载荷确定叶片的颤振转速和颤振频率，包括：
30、将计算得到的翼型单位展长的升力和绕刚心的俯仰力矩输入构建的有限元空间梁模型，确定叶片的颤振转速和颤振频率。
31、根据上述技术手段，可以通过构建的有限元空间梁模型简单快捷的计算叶片的颤振转速和颤振频率，简单快捷的预判风电机组叶片的气弹稳定性问题，为柔性叶片的气弹设计提供了保障。
32、本申请第二方面提供一种柔性叶片气弹颤振临界转速确定系统，所述柔性叶片气弹颤振临界转速确定系统包括：
33、数据获取单元，用于获取风力发电机组叶片参数；
34、模型构建单元，用于根据风力发电机组叶片参数构建叶片有限元空间梁模型；
35、气动载荷计算单元，用于根据风力发电机组叶片参数计算叶片气动载荷；
36、颤振转速确定单元，用于根据叶片有限元空间梁模型和叶片气动载荷确定叶片的颤振转速和颤振频率。
37、在本申请实施例中，所述模型构建单元包括：
38、叶片简化模块，用于根据风力发电机组叶片参数将叶片简化为悬臂梁；
39、刚度矩阵确定模块，用于采用2节点欧拉梁单元将悬臂梁离散化，得到叶片的刚度矩阵；
40、质量矩阵确定模块，用于根据叶片展向各个截面处的材料和截面特性得到叶片的质量矩阵；
41、模型创建模块，用于根据刚度矩阵和质量矩阵构建有限元空间梁模型。
42、在本申请实施例中，所述气动载荷计算单元包括：
43、第一计算模块，用于根据风力发电机组叶片参数计算刚心位置处的平移量和转动量；
44、第二计算模块，用于根据刚心位置处的平移量和转动量计算叶片气动载荷。
45、本申请第三方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法。
46、通过上述技术方案，该方法根据风力发电机组叶片参数构建叶片有限元空间梁模型，计算叶片气动载荷，再根据叶片气动载荷及有限元空间梁模型获得颤振转速和颤振频率，可以实现简单快捷的预判风电机组叶片的气弹稳定性问题，为柔性叶片的气弹设计提供了保障。
47、本专利技术实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，所述柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法包括：
2.根据权利要求1所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，所述风力发电机组叶片参数包括：翼型、弦长、刚心位置、质心位置、叶片展向各个截面处的材料和截面特性。
3.根据权利要求3所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，根据风力发电机组叶片参数构建叶片有限元空间梁模型，包括：
4.根据权利要求1所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，根据风力发电机组叶片参数计算叶片气动载荷，包括：
5.根据权利要求4所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，刚心位置处的平移量表示为：
6.根据权利要求5所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，根据叶片有限元空间梁模型和叶片气动载荷确定叶片的颤振转速和颤振频率，包括：
7.一种柔性叶片气弹颤振临界转速确定系统，其特征在于，所述柔性叶片气弹颤振临界转速确定系统包括：
8.根据权利要求7所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定
9.根据权利要求7所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定系统，其特征在于，所述气动载荷计算单元包括：
10.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-6中任一项所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，所述柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法包括：
2.根据权利要求1所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，所述风力发电机组叶片参数包括：翼型、弦长、刚心位置、质心位置、叶片展向各个截面处的材料和截面特性。
3.根据权利要求3所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，根据风力发电机组叶片参数构建叶片有限元空间梁模型，包括：
4.根据权利要求1所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，根据风力发电机组叶片参数计算叶片气动载荷，包括：
5.根据权利要求4所述的柔性叶片气弹颤振临界转速确定方法，其特征在于，刚心位置处的平移量...
【专利技术属性】
技术研发人员：褚景春，马丽红，陆豪，李美之，王小虎，张林中，周文明，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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