【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及風力發電，尤其涉及一種基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計及安裝方法。
技術介紹
1、隨著現代風力機的大型化，其葉片也會越來“柔細”化。在風場氣動力，體積力及慣性力相互作用下，葉片各模態之間易發生振動耦合，產生氣彈不穩定的顫振現象。葉片的顫振會對風力機的運轉產生不利影響，其引發的交變應力可致使葉片開裂，嚴重時發生斷裂損壞。
2、風力機依靠風輪葉片汲取風能，葉片翼型的氣動性能直接影響著風力機風能利用的效率。為了得到所要求的氣動性能，經過優化設計出來的翼型尾緣一般較薄，尤其是相對厚度較小的翼型。由于風力機葉片在生產時，是通過ss面殼體和ps面殼體獨立灌注，再將ss面殼體和ps面殼體采用結構膠粘結，因此，實際葉片的制造工藝可能無法滿足翼型所要求的厚度。基于此，在實際葉片的制造過程中，會對翼型尾緣加厚，如圖1所示，其中，包括ss面殼體1、ps面殼體2、葉片前緣3、葉片腹板4、葉片主梁5、葉片尾緣6、葉片設計外形7和結構膠8。從圖中可見，風力機葉片在葉尖區域葉素尾緣厚度較小，在生產過程中由于ss面殼體、ps面殼體以及結構膠的厚度遠大于尾緣設計外形的厚度。為了滿足生產的需要，對尾緣進行了尾緣增厚處理以滿足工藝需求。
3、但是，上述方式改變了葉片氣動設計外形，導致原理不清晰，沒有理論推導過程，并未同時修正尾翼的氣動特性來進行氣動設計，導致改型后的氣動性能未知且不穩定。
技術實現思路
1、基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種基于柔性原理的葉片氣動穩定性
2、一種基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，包括以下步驟：將風電葉片劃分為ps面、ss面和柔性尾緣，所述柔性尾緣為所述ps面和ss面后緣方向的切線延長形成，且切線的曲率一致，并根據氣動特征和工藝需求確定所述柔性尾緣末端的寬度；在所述柔性尾緣的內部空間設置至少一個柔性結構，所述柔性結構能夠增加葉片運動邊界或葉片結構安全性；通過結構膠將所述ps面、ss面和柔性尾緣進行粘接，所述柔性尾緣能夠通過變形和運動將勢能轉化為動能。
3、在其中一個實施例中，所述柔性結構包括結構穩定型和柔性加強型。
4、在其中一個實施例中，所述結構穩定型包括工字加強結構，材料為金屬或強度高于所述柔性尾緣的材料；所述柔性加強型包括金屬彈簧和螺旋狀結構。
5、在其中一個實施例中，還包括：假設葉片在氣動力作用下的振動方程為：
6、f(y,t)＝0
7、對上式求導，得到葉片在運動方程作用下的速度v(t)和加速度a(t)，分別為：
8、v(t)＝ft′(y,t)
9、a(t)＝vt′(t)
10、根據廣義胡克定律得到葉片勢能ep和動能ek，為：
11、ep＝ε(ap,f(y,t))
12、ek＝ε(ak,v(t))
13、式中，ap和ak分別為勢能參數和動能參數；受氣動力作用產生的總能量為勢能及動能之和為：
14、e＝ep+ek
15、葉片沿展向位置i處的勢能和動能分別為：
16、
17、
18、式中，epi、eki分別為葉片沿展向位置i處的勢能和動能，r為葉片長度。
19、在其中一個實施例中，所述氣動力包括升力、阻力和力矩，計算公式分別為：
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分別為升力系數、阻力系數和力矩系數，ρ為空氣密度，s為特征面積或特征長度，v為來流速度。
24、在其中一個實施例中，所述柔性尾緣內部設置所述柔性結構的數量由所述勢能參數和動能參數確定。
25、在其中一個實施例中，在動能參數和勢能參數確定時，還包括：所述動能參數越小，則所述柔性結構采用柔性加強型；所述勢能參數越大，則所述柔性結構采用結構加強型。
26、一種基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置安裝方法，用于安裝采用如上所述的一種基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法得到的提升裝置，包括：采用結構膠，將所述柔性尾緣與對應的ps面和ss面完全貼合并進行粘連；或，采用結構膠，將所述柔性尾緣與ss面完全貼合粘連，ps面保留空隙，形成凹槽；或，采用結構膠，將所述柔性尾緣與ps面完全貼合粘連，ss面保留空隙，形成凹槽。
27、相比于現有技術，本專利技術的優點及有益效果在于：通過將風電葉片劃分為ps面、ss面和柔性尾緣，柔性尾緣為ps面和ss面后緣方向的切線延長形成，且切線的曲率一致，并根據啟動特征和工藝需求確定柔性尾緣末端的寬度；并在柔性尾緣的內部空間設置有至少一個柔性結構，柔性結構能夠增加葉片運行邊界或葉片結構安全性；通過結構膠將ps面、ss面和柔性尾緣進行粘接，柔性尾緣能夠通過變形和運動將勢能轉化為動能，通過對柔性尾緣進行獨立生產，使其能夠符合葉片的設計需求，適用于多種應用場景，并能夠通過變形和運動的方式對氣動載荷進行卸載，提升葉片的氣動穩定性和安全性。
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1.一種基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，所述柔性結構包括結構穩定型和柔性加強型。
3.根據權利要求2所述的基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，所述結構穩定型包括工字加強結構，材料為金屬或強度高于所述柔性尾緣的材料；所述柔性加強型包括金屬彈簧和螺旋狀結構。
4.根據權利要求2所述的基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，還包括：
5.根據權利要求4所述的基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，所述氣動力包括升力、阻力和力矩，計算公式分別為：
6.根據權利要求4所述的基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，所述柔性尾緣內部設置所述柔性結構的數量由所述勢能參數和動能參數確定。
7.根據權利要求6所述的基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，在動能參數和勢能參數確定時，還包括：
8.一種基于柔性原理
...【技術特征摘要】
1.一種基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，所述柔性結構包括結構穩定型和柔性加強型。
3.根據權利要求2所述的基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，所述結構穩定型包括工字加強結構，材料為金屬或強度高于所述柔性尾緣的材料；所述柔性加強型包括金屬彈簧和螺旋狀結構。
4.根據權利要求2所述的基于柔性原理的葉片氣動穩定性提升裝置設計方法，其特征在于，還包括：
5.根據權利要求4所述的基于柔性原理的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：袁德宣，高陽，張石強，戴遠钘，
申請(專利權)人：吉林重通成飛新材料股份公司，
類型：發明
國別省市：
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