【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风电设备，具体涉及一种抑制风电柔性叶片变形的支杆系统及优化方法。
技术介绍
1、随着风力机的大功率化发展，超长柔性叶片的使用越来越广泛，随之而来叶片的风致破坏和稳定性问题也愈加突出，其中叶片弯扭断裂和颤振失稳是最常见的叶片损坏形式。叶片损坏的根本原因在于超长柔性叶片本质上是一固结在轮毂上的超长悬臂梁，具有极大的结构损坏倾向。
2、通过材料和结构优化方法可以优化风机叶片的变形，例如改变材料属性、增加叶片厚度及宽度等改变叶片材料结构形式来减少其变形。但上述优化方法有诸多缺点：叶片的力学性能和材料成本之间的平衡难以达成，增加叶片材料用量难以实现风轮轻量化存在整机破坏的风险等，仍然不具备广泛推广的市场前景。
3、如何通过增加简单的附属结构同时实现低成本、叶片降载等功能具有重要的工程应用价值。
技术实现思路
1、为解决现有技术的不足，本专利技术提供一种抑制风电柔性叶片变形的支杆系统及优化方法，可在抑制风力机叶片变形的同时显著提升风力机叶片的承载能力，具有构造简单、成本低、气动效率良好、施工方便等优点。
2、为解决现有技术的不足，本专利技术提供的技术方案为：
3、一种抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，包括转动仓和多个支杆；
4、所述转动仓和风机塔筒分别位于风机叶片的两侧，转动仓与风机轮毂传动连接；
5、所述支杆一端与风机叶片连接，一端与转动仓连接。
6、优选的，所述转动仓为圆柱形，转动仓与风机轮毂共
7、所述支杆插入转动仓侧面的开孔与转动仓固定连接。
8、优选的，所述支杆数量与风机叶片一致，支杆与风机叶片一一对应。
9、优选的，所述多个支杆的长度相等，支杆与支杆间的夹角相等；记风机叶片与风机轮毂相连的端部记为起点，风机叶片的叶尖记为终点，支杆与风机叶片的连接位置相同。
10、优选的，所述支杆包括缓冲杆、缓冲筒和减震弹簧；所述减震弹簧设于所述缓冲筒内，两端分别与所述缓冲杆、缓冲筒连接；缓冲杆插入缓冲筒内与缓冲筒滑动连接，与转动仓连接；缓冲筒与所述风机叶片连接。
11、优选的，所述风机叶片上设有固定端滑轨；所述固定端滑轨滑动连接有侧柱；所述侧柱与所述支杆通过球铰铰接。
12、优选的，所述支杆与风机叶片的连接位置的优化方法包括，
13、将风机叶片简化为悬臂梁；
14、构建悬臂梁起点固定，支杆靠近悬臂梁起点的端部固定、另一端与悬臂梁铰接的有限元模型；
15、对悬臂梁施加预设风压；
16、通过有限元分析支杆与悬臂梁的连接位置不同时悬臂梁的挠度、剪力、弯矩和转角；
17、根据悬臂梁的挠度、剪力、弯矩和转角优化支杆与悬臂梁的连接位置，得到支杆与风机叶片的连接位置。
18、优选的，所述支杆与风机叶片的连接位置位于风机叶片的3/8～5/8处。
19、一种抑制风电柔性叶片变形的支杆系统的优化方法，包括，
20、记风机叶片与风机轮毂相连的端部记为起点，风机叶片的叶尖记为终点，将风机叶片简化为悬臂梁；
21、构建悬臂梁起点固定，支杆靠近悬臂梁起点的端部固定、另一端与悬臂梁铰接的有限元模型；
22、对悬臂梁施加预设风压；
23、通过有限元分析支杆与悬臂梁的连接位置不同时悬臂梁的变形参数；
24、根据悬臂梁的变形参数优化支杆与悬臂梁的连接位置，得到支杆与风机叶片的连接位置。
25、优选的，还包括，
26、在对悬臂梁施加预设风压后，通过有限元分析支杆与悬臂梁的连接位置不同时支杆的拉应力；
27、根据悬臂梁的变形参数以及支杆的拉应力优化支杆与悬臂梁的连接位置，得到支杆与风机叶片的连接位置；
28、所述悬臂梁的变形参数包括悬臂梁的挠度、剪力、弯矩和转角。
29、本专利技术的有益效果：
30、本专利技术增加支杆使得风力机的超长柔性叶片转化为具有冗余自由度的超静定梁，能够控制叶片挥舞、降低叶片柔性，有效降低超长柔性叶片的受力和变形，提高整体稳定性和安全性，提升风力机叶片的承载能力，同时具有构造简单、成本低、气动效率良好、施工方便等优点。
31、本专利技术在轮毂前端放置转动仓与支杆连接，可有效避免支杆与风机塔筒发生缠绕现象。
32、本专利技术在叶片与支杆连接处采用滑轨设计，风机在运转过程中，叶片可以发生一定的偏航，可以增强支杆在风机运行过程中的稳定性，延长支杆的使用寿命。
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1.一种抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，包括转动仓和多个支杆；
2.根据权利要求1所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，所述支杆数量与风机叶片一致，支杆与风机叶片一一对应。
4.根据权利要求3所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，所述多个支杆的长度相等，支杆与支杆间的夹角相等；记风机叶片与风机轮毂相连的端部记为起点，风机叶片的叶尖记为终点，支杆与风机叶片的连接位置相同。
5.根据权利要求1所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，所述支杆包括缓冲杆、缓冲筒和减震弹簧；所述减震弹簧设于所述缓冲筒内，两端分别与所述缓冲杆、缓冲筒连接；缓冲杆插入缓冲筒内与缓冲筒滑动连接，与转动仓连接；缓冲筒与所述风机叶片连接。
6.根据权利要求1所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，所述风机叶片上设有固定端滑轨；所述固定端滑轨滑动连接有侧柱；所述侧柱与所述支杆通过球铰铰接。
7.根据权利要求4所述的抑制风电
8.根据权利要求7所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，所述支杆与风机叶片的连接位置位于风机叶片的3/8～5/8处。
9.一种抑制风电柔性叶片变形的支杆系统的优化方法，其特征在于，包括，
10.根据权利要求9所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统的优化方法，其特征在于，还包括，
...【技术特征摘要】
1.一种抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，包括转动仓和多个支杆；
2.根据权利要求1所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，所述支杆数量与风机叶片一致，支杆与风机叶片一一对应。
4.根据权利要求3所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，所述多个支杆的长度相等，支杆与支杆间的夹角相等；记风机叶片与风机轮毂相连的端部记为起点，风机叶片的叶尖记为终点，支杆与风机叶片的连接位置相同。
5.根据权利要求1所述的抑制风电柔性叶片变形的支杆系统，其特征在于，所述支杆包括缓冲杆、缓冲筒和减震弹簧；所述减震弹簧设于所述缓冲筒内，两端分别与所述缓冲杆、缓冲筒连接；缓...
【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，蔡茂文，蔡新，任磊，郭兴文，汪亚洲，许波峰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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