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我国对风机叶片颤振抑制技术的研究始于20世纪80年代,宋兆泓对内蒙牧民用的50W双叶风力发电机叶片振动故障进行分析,确认其故障原因是流体诱发的颤振引起的。为了排除故障,主要从防颤方面着手,提高叶片固有频率,改进重扭心位置和提高成型的工艺质量要求,设计了两种防颤的新叶型,即FD-01 型与FD-02型,并进行了野外车载试验,证实了新型叶片防颤效果良好。因此在叶片设计中可通过适当调整结构的质量和刚度分布,改变固有频率或限定风机的转速,使叶片的固有频率避开系统的耦合振动时的频率的方法来预防颤振的发生。
风力发电机在运行中,叶片的旋转会使其固有频率略有改变,而且叶片在颤振时的固有频率是系统的耦合振动的频率。但是一般情况下,系统的耦合振动的频率同静止状态下单个叶片的自由振动频率很接近,所以单个叶片的动力学分析及设计具有很重要的意义。当叶片的固有频率与激振力的频率相同时就会发生共振,由于惯性不平衡力而引起的激振很难完全避免,因此在设计中可以改变叶片局部或全局结构的刚度等使振动尽可能减小,特别是要避免发生颤振。
在国外20世纪90年代引入射流达到减振效果的方法被提出,通过在叶片周围流场加入适当的干扰来抑制分离流动的发展,推迟叶片失速发生,达到降低叶片振动的目的。引入射流的方法有结构简单、响应迅速、控制方便等优点,是一种比较流行的干扰方法。Seifert等在引入射流控制叶片振动方面进行了一系列的试验,并证明引入适量射流可以推迟失速的发生角度。金琰在S806风力机翼型背部部分引入射流的减振技术,采用流固耦合的数值计算方法研究了其在大攻角(15°-50°)范围的颤振,结果表明了在翼型背部引入射流会降低振动,并基本上不影响翼型的升力系数。
除以上两种方法,国内外学者对风力机叶片气动弹性问题以及其颤振抑制技术上的研究不胜枚举。
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