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基于风洞实验的风力机叶片气动负载计算方法

太阳能学报 2016年第8期37卷 2068-2073页

作者：李迺璐穆安乐 Jonathan Naughton 扬州大学水利与能源动力工程学院扬州225127 西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 美国怀俄明大学机械工程系拉勒米82072

提出一种基于风洞实验的风力机叶片气动负载计算方法。理论分析Beddoes-Leishman空间状态模型的非定常气动力特性,结合风洞实验数据和Beddoes-Leishman模型开发动态气动负载的数值计算程序。利用开发程序,分别详细计算DU97W300-10翼型... 详细信息

提出一种基于风洞实验的风力机叶片气动负载计算方法。理论分析Beddoes-Leishman空间状态模型的非定常气动力特性,结合风洞实验数据和Beddoes-Leishman模型开发动态气动负载的数值计算程序。利用开发程序,分别详细计算DU97W300-10翼型在不同攻角区间,即线性区、失速区和全区的非定常气动系数,分析每个区间内附着流和分离流对翼型动态气动特性的影响。结果表明,在所有攻角区域的气动参数计算结果均能很好地与理论分析结果达成一致,翼型风洞实验可有效保证特定翼型动态气动负载计算的准确性。

关键词：风洞实验动态气动负载 Beddoes-Leishman模型风力机叶片空间状态模型

基于B-L气动模型的旋转水平风机叶片经典颤振稳定性分析

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振动与冲击 2015年第23期34卷 171-176页

作者：李迺璐穆安乐 Balas M J 扬州大学水利与能源动力工程学院江苏扬州225127 西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 美国安柏瑞德航空航天大学航空学院美国32114

研究旋转水平轴风力机叶片周期时变气弹系统的经典颤振稳定性特性。叶片结构采用具有挥舞和扭转耦合的典型界面振动模型,引入Beddoes-Leishman气动模型为旋转叶片提供低攻角处周期时变的非定常气动力;为了研究颤振边界,利用标量风速和挥... 详细信息

研究旋转水平轴风力机叶片周期时变气弹系统的经典颤振稳定性特性。叶片结构采用具有挥舞和扭转耦合的典型界面振动模型,引入Beddoes-Leishman气动模型为旋转叶片提供低攻角处周期时变的非定常气动力;为了研究颤振边界,利用标量风速和挥舞/扭转固有频率比对所建立的旋转叶片气弹模型进行变型。在此基础上,通过时域响应曲线分析旋转叶片挥舞自由度和扭转自由度气弹稳定性特性,分析了标量速度,叶片刚度,挥舞/扭转固有频率比和结构阻尼的影响,揭示了旋转叶片经典颤振边界的变化规律且其准确性得到验证。

关键词：旋转风机叶片经典颤振气弹模型稳定性

基于Floquet理论的旋转风机叶片动力失速气弹稳定性研究

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振动与冲击 2015年第24期34卷 82-88页

研究旋转风力机叶片动力失速气弹稳定性问题。叶片结构采用标量化的挥舞和扭转自由度耦合的振动运动模型,旋转风机叶片的气动力由Beddoes-Leishman失速模型来模拟,通过攻角在深度失速区域内的变化来计算出周期时变的非线性气动失速负载... 详细信息

研究旋转风力机叶片动力失速气弹稳定性问题。叶片结构采用标量化的挥舞和扭转自由度耦合的振动运动模型,旋转风机叶片的气动力由Beddoes-Leishman失速模型来模拟,通过攻角在深度失速区域内的变化来计算出周期时变的非线性气动失速负载。在系统静平衡点附近对非线性气弹系统进行线性化,采用Floquet理论分析旋转叶片动力失速气弹稳定性,其结果得到系统时域响的验证。通过数值分析,揭示了挥舞扭转固有频率比和结构阻尼对颤振边界的影响。

关键词：旋转风机叶片气动失速 Floquet理论 Beddoes-Leishman模型

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风扰下非线性气弹系统的分数阶自适应控制

振动与冲击 2024年第20期43卷 1-9页

作者：李迺璐徐文涛骆紫薇穆安乐扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州225100 西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

非线性气弹系统在平稳风速下呈现极限振荡环的振动特性;在风扰下呈现无序、非线性和随机的振动特性。该研究提出了一种基于输出反馈的分数阶自适应控制器(fractional-order direct adaptive controller,FDAC),用于风速扰动下非线性气弹... 详细信息

非线性气弹系统在平稳风速下呈现极限振荡环的振动特性;在风扰下呈现无序、非线性和随机的振动特性。该研究提出了一种基于输出反馈的分数阶自适应控制器(fractional-order direct adaptive controller,FDAC),用于风速扰动下非线性气弹系统的振动控制。首先,基于分数阶微积分和直接自适应控制理论设计了FDAC;其次,理论推导了合适的分数阶参数范围,证明了FDAC比整数阶自适应控制器在气弹控制和抗扰控制方面更具优越性,并利用Kalman-Yacubovich定理证明了控制系统的稳定性;最后,通过仿真试验,说明了FDAC能够在大范围、随机强风扰动下显著提高非线性气弹系统的振动控制和抗扰控制性能,试验结果验证了理论推导。

关键词：非线性气弹系统风扰振动控制分数阶自适应控制器(FDAC)

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基于实测风数据的风力机设计与改进研究

太阳能学报 2012年第4期33卷 564-570页

作者：徐刚刘宏昭穆安乐杨迎超西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

在对调研地区风能资源进行观测和统计的基础上,基于Wilson理论和Matlab编程语言对25kW定桨距直驱式风力机进行设计和仿真,并提出通过增大风轮直径、采用低速发电机可提高风力机在低风速地区的发电量。仿真结果表明:高风速风力机不适合... 详细信息

在对调研地区风能资源进行观测和统计的基础上,基于Wilson理论和Matlab编程语言对25kW定桨距直驱式风力机进行设计和仿真,并提出通过增大风轮直径、采用低速发电机可提高风力机在低风速地区的发电量。仿真结果表明:高风速风力机不适合在偏低风速地区使用,需以当地实测风资源统计结果为依据进行风力机的设计和选型工作;增大风轮直径、降低额定转速可将风力机额定功率点提前,增加风力机在低风速段的发电量。本文设计的风力机相比当地已使用的同型风力机在该地区的年发电量更大。

关键词：风能评估风力机 Wilson理论定桨距发电量

全液压海上风力机最大气动能量捕获的控制策略

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中国电机工程学报 2017年第11期37卷 3236-3242页

作者：樊亚军穆安乐杨建湘汤永凯西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西省西安市710048

提出了以海水为传递介质的开环液压传动系统并应用于漂浮式风力机,建立了风力机转子、液压传动系统及发电机的数学模型。利用比例–积分–微分控制器控制系统改变液压泵排量、调整变量泵转矩以实现风力机转子最大气动能量捕获的控制策... 详细信息

提出了以海水为传递介质的开环液压传动系统并应用于漂浮式风力机,建立了风力机转子、液压传动系统及发电机的数学模型。利用比例–积分–微分控制器控制系统改变液压泵排量、调整变量泵转矩以实现风力机转子最大气动能量捕获的控制策略。以5MW漂浮式风力机样机为例进行了时域建模仿真,研究了该系统在额定风速下的响应。研究结果表明:当风速在额定值11.4m/s以下时,通过提出的控制系统,能够使变量泵产生的反作用转矩接近于风力机气动转矩的最优值,获得的叶尖速比接近最佳值8.1,保证叶轮捕获最大气动能量。通过对风力机转子捕获的气动功率及发电机的输出功率的动态特性进行分析比较,可知该液压传动系统的传递效率为80.2%。

关键词：海上风力机漂浮式风力机液压传动系统最大能量捕获最佳叶尖速比 Pelton涡轮机

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功能梯度悬臂输流微管的自由振动分析

西安理工大学学报 2021年第2期37卷 202-208页

作者：马涛穆安乐西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048 河南工程学院机械工程学院河南郑州451191

为了研究功能梯度悬臂输流微管的振动特性,以修正偶应力理论为基础,采用Euler-Bernoulli梁模型,应用Hamilton原理建立功能梯度悬臂输流微管横向振动方程和边界条件。通过Galerkin法对高阶偏微分方程进行降阶,将其离散化为常微分方程,运... 详细信息

为了研究功能梯度悬臂输流微管的振动特性,以修正偶应力理论为基础,采用Euler-Bernoulli梁模型,应用Hamilton原理建立功能梯度悬臂输流微管横向振动方程和边界条件。通过Galerkin法对高阶偏微分方程进行降阶,将其离散化为常微分方程,运用Matlab软件进行数值求解。结果表明:随着功能梯度材料幂律指数的增大,输流微管颤振失稳的临界速度降低,系统稳定区域减小;无量纲尺度参数越小,颤振失稳临界速度越大,系统稳定区域越大;随着质量比的增大,颤振失稳临界速度增大,系统稳定区域增大。

关键词：功能梯度材料修正偶应力理论输流微管颤振失稳尺度效应

2T1R弱耦合并联机构的运动学和奇异性分析

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农业机械学报 2008年第4期39卷 132-136页

作者：张彦斌刘宏昭吴鑫穆安乐西安理工大学机械与精密仪器工程学院河南科技大学机电工程学院

提出了一种弱耦合空间三自由度并联机构,机构动平台具有二维移动和一维转动自由度,3个主动副均位于静平台上。分析了其位置的正、逆解析解,建立了机构驱动关节速度和动平台速度之间的矩阵映射关系,并对位置和速度的逆解进行了仿真。根... 详细信息

提出了一种弱耦合空间三自由度并联机构,机构动平台具有二维移动和一维转动自由度,3个主动副均位于静平台上。分析了其位置的正、逆解析解,建立了机构驱动关节速度和动平台速度之间的矩阵映射关系,并对位置和速度的逆解进行了仿真。根据机构奇异性分类,讨论了各种奇异位形存在的条件。

关键词：并联机构运动学分析奇异性

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复杂地形条件下风力机微观选址

太阳能学报 2012年第5期33卷 782-788页

作者：陈爱刘宏昭杨迎超徐刚穆安乐西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

结合某油田井组周围实际复杂地形状况,在充分考虑周围地形的影响后建立简化三维分析模型。采用基于计算流体力学(CFD)的数值模拟方法,实现过山气流在低空复杂地形中的三维湍流模拟。在分别研究所建模型在不同来流风向时的风场分布及山... 详细信息

结合某油田井组周围实际复杂地形状况,在充分考虑周围地形的影响后建立简化三维分析模型。采用基于计算流体力学(CFD)的数值模拟方法,实现过山气流在低空复杂地形中的三维湍流模拟。在分别研究所建模型在不同来流风向时的风场分布及山丘表面的风速分布图后,最终确定了该井组内安装风力机的最佳位置及风力机塔架的高度。

关键词：复杂地形微观选址湍流风速分布风力机