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《长沙理工大学》 2013年
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风力机桨叶覆冰状态监测理论与技术研究

刘胜先  
【摘要】:随着社会发展,人们的能源需求在不断增加,同时人类也更加注重清洁可再生能源的开发与利用,风力发电量占总发电量的比例不断增加。运行在我国风力资源丰富的“三北”地区的风力机组,冬季结冰是一种普遍现象。风力机叶片结冰不但影响风力发电机组的安全运行,而且影响机组的出力,降低风力机组的能量转换效率。因此,风电机组桨叶的防冰与除冰技术研究目前已经成为本领域的热点研究问题。 本文对已有的覆冰检测方法进行分析说明,提出将曲率模态分析方法用于风力机叶片覆冰检测。在曲率模态理论和差分法基础上,研究得到一种应用于风力机叶片覆冰检测的方法与技术。本文定义出了叶片覆冰状态参数,包括覆冰区域起点参数、覆冰区域长度参数和覆冰厚度参数,从而构建起描述叶片覆冰状态的模型。建立1.12m长的风力机叶片三维实体模型,应用ANSYS有限元软件对叶片模型在覆冰前后进行模态分析,得到前6阶固有频率和振型,比较风力机叶片覆冰前后动力学特性的变化。叶片根部区域覆冰后,叶片结构以刚度增加为主,故固有频率升高。叶片叶尖区域覆冰后,叶片结构以质量分布变化为主,导致固有频率下降。所以,根据频率变化率的不同,能够在一定程度上对不同覆冰情况下叶片覆冰位置和厚度参数进行判断。 本文以1.2m模拟风力机叶片为覆冰振动测试实验对象,利用人工环境实验室和模态分析系统建立风力机叶片覆冰振动测试实验台。叶片在不同覆冰状态运用振动检测方法进行模态分析,得到了相关模态参数,实验获得的叶片覆冰后结构频率变化与仿真模拟结果相吻合。本文分别定义用于诊断风力机叶片覆冰程度和覆冰位置的指标,叶片覆冰位置通过覆冰位置指标曲线识别。研究结果表明:一阶挥舞振型数据计算覆冰位置特征值曲线不能有效诊断叶尖部分覆冰状态,三阶挥舞振型数据计算的覆冰特征值曲线只能诊断叶尖部分覆冰状态,覆冰程度的特征值与叶片覆冰厚度成比例关系,以上所有证明了本文所述风力机叶片覆冰诊断方法的正确性与可行性。 本文开发了一套风力机叶片覆冰状态监测系统,并在叶片覆冰振动检测实验中运用风力机叶片覆冰状态监测系统对叶片覆冰状态进行判断,系统诊断出的叶片覆冰状态与实际状态基本吻合。本文研究在一定程度上推进和丰富了立风力机叶片覆冰诊断技术的理论和方法,研究结果在本领域内具有一定的现实意义和参考价值。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM315

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘红影;刘德勤;;温度对芳纶/玻璃纤维复合材料层压板冲击性能的影响[J];玻璃钢/复合材料;2009年06期
2 宋庆武;王世清;张岩;姜文利;张双灵;;热管管外结冰过程研究[J];保鲜与加工;2007年02期
3 王素霞;;国内外风力发电的情况及发展趋势[J];电力技术经济;2007年01期
4 梁君;赵登峰;;工作模态分析理论研究现状与发展[J];电子机械工程;2006年06期
5 蔡静之;特征提取在工况监测与故障诊断中的应用[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年04期
6 赵进忠;;简支梁损伤识别曲率法研究[J];甘肃科学学报;2008年02期
7 史东锋,许锋,申凡,郑敏;结构在环境激励下的模态参数辨识[J];航空学报;2004年02期
8 王彤;张令弥;;运行模态分析的频域空间域分解法及其应用[J];航空学报;2006年01期
9 姜大正;洪明;周力;;运行模态分析技术在船舶结构振动中的应用[J];中国舰船研究;2010年03期
10 潘旦光;吴顺川;张维;;变截面Timoshenko悬臂梁自由振动分析[J];土木建筑与环境工程;2009年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 孙建刚;基于环境振动的实验模态分析方法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
2 时轶;风力发电机组振动测试技术研究[D];新疆农业大学;2007年
3 朱华兴;运行模态参数识别及软件开发[D];南京航空航天大学;2009年
4 张勇;基于曲率模态变化率指标的结构损伤识别方法研究[D];武汉理工大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘宝霞;贾朝阳;;挤出机双流道筒体的设计及换热能力的计算与分析[J];工程塑料应用;2010年09期
2 张华智;冯毅芳;;利用小波分析方法识别结构模态参数[J];四川建筑科学研究;2007年06期
3 陈文元;赵雷;杜斌;;频率与振型对剪切型结构层间刚度的灵敏度分析[J];四川建筑科学研究;2008年04期
4 刘玲玉;熊峰;李拨;;改进的模态曲率改变率损伤识别方法研究[J];四川建筑科学研究;2010年01期
5 许建柳;;复合墙体室内温度响应研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期
6 薛刚;李奉阁;刘海生;;损伤钢筋混凝土简支梁模态频率变化规律试验研究[J];四川建筑科学研究;2011年02期
7 李茜;苏华;李晓虹;张燕;;地源热泵竖埋U形换热器一维数值模型[J];四川建筑科学研究;2012年02期
8 李传瑞;王立涛;葛仁余;余小鲁;陈志浩;;CSP连轧过程变形的有限元分析[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期
9 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
10 宋如敏;王恒青;;农产品加工的供热管道在传输过程中的热损耗分析[J];安徽农业科学;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 季玲玲;周光魏;寇智慧;赵保国;杜志明;郭泽荣;;圆柱形烟花热自燃数学模型研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
2 严峻;;减温减压器噪声控制技术的研究与应用[A];河南省冶金行业低碳冶金与节能减排学术研讨会论文集[C];2011年
3 魏琪;赵俊;;太阳能空气集热器传热性能实验研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
4 介鹏飞;李德英;;能耗统计在建筑节能工作中的应用[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
5 张明星;柳亦兵;辛卫东;;基于时域方法的核电站沸水反应堆试验模态参数识别[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 贺建忠;幸利;马康康;;电解槽保温技术的应用与探讨[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
7 李长有;程晓琦;;基于单片机的风力发电机转速检测装置设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
8 孔令斌;;斯特林热机逆流换热式回热器[A];2011中国太阳能热利用行业年会暨高峰论坛论文集[C];2011年
9 赵博;武传松;;水下湿法焊接温度场的数值模拟[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
10 宋小伟;孙斌煜;;双辊带材铸轧侧封技术中熔融钢液液面宽度对侧封板所受温度场和应力场的影响[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
2 张敏;固定式海洋结构模型转换与动力特性研究[D];中国海洋大学;2010年
3 陈为真;大型结构振动信号处理与模态参数识别研究[D];华中科技大学;2010年
4 魏要强;基于空运行激励的数控机床结构实验模态分析新方法[D];华中科技大学;2010年
5 谭林;基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D];华南理工大学;2010年
6 左远志;熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性[D];华南理工大学;2010年
7 姚栋伟;汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究[D];浙江大学;2010年
8 朱登亮;槽形竖壁冷凝强化规律研究与结构优化[D];华东理工大学;2011年
9 刘小根;玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术[D];中国建筑材料科学研究总院;2010年
10 李国富;高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究[D];太原理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 盖卫勇;基于小波神经网络的高速铣削刀具磨损状态识别研究[D];河南理工大学;2010年
2 侯建军;高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 亓玉栋;矿井冰制冷降温系统能效测试与诊断[D];山东科技大学;2010年
4 丁晓;泡沫铝复合结构声学性能分析与实验研究[D];山东科技大学;2010年
5 符俊杰;敷设粘弹阻尼的矿用溜槽振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
6 赵章;复合材料薄壁梁的耦合静变形及其振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
7 李友;数控机床床身系统动态特性分析[D];长春理工大学;2010年
8 赵达;井下工具油浸试验装置温度控制系统分析[D];长春理工大学;2010年
9 刘永;纤维混凝土夹心秸秆压缩块砌块墙的研究与开发[D];山东农业大学;2010年
10 黄俊;海上浮式风力发电机组载荷及结构性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾高;梁横向振动方程的特征值估计[J];安徽大学学报(自然科学版);1997年02期
2 王文静,刘志明,缪龙秀;基于实验模态的结构应变模态分析[J];北方交通大学学报;2000年04期
3 申明霞;费传军;夏涛;邓洪;廖颖芳;;芳纶纤维表面涂覆层组成及其力学性能关系研究[J];玻璃钢/复合材料;2006年04期
4 沈军;谢怀勤;;航空用复合材料的研究与应用进展[J];玻璃钢/复合材料;2006年05期
5 张梅;;单向芳纶/玻璃纤维混杂复合材料板材拉伸性能研究[J];玻璃钢/复合材料;2007年06期
6 陈英杰,付宝连;直梁横向振动固有频率的一般表达式[J];燕山大学学报;2001年02期
7 孙增寿,韩建刚,任伟新;基于小波分析的结构损伤检测研究进展[J];地震工程与工程振动;2005年02期
8 禹丹江,任伟新;基于经验模式分解的随机子空间识别方法[J];地震工程与工程振动;2005年05期
9 王华,王以伦,张滨华;基于磁致伸缩原理的结冰传感器设计理论[J];电工技术学报;2003年06期
10 史治宇,张令弥,吕令毅;基于模态应变能诊断结构破损的修正方法[J];东南大学学报(自然科学版);2000年03期
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1 程庆国;;我国桥梁工程的成就与展望[A];中国土木工程学会第八届年会论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邹大力;基于计算智能的结构损伤识别研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 洪运华;新疆农业生产资料现代供应系统研究[D];新疆农业大学;2005年
2 信伟平;风力机旋转叶片动力特性及响应分析[D];汕头大学;2005年
3 孙建刚;基于环境振动的实验模态分析方法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 李声艳;大型风力发电机组的动力学特性计算分析[D];天津工业大学;2007年
5 郭胜利;模态参数识别方法与模块开发[D];南京航空航天大学;2007年
6 李达文;基于HHT和SSI的环境激励下土木工程结构模态参数识别方法研究[D];兰州理工大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄小华;李德源;;风力机叶片动力特性测试分析方法研究[J];长江大学学报(自科版)理工卷;2007年02期
2 黄华;张礼达;;风力机叶片翼型气动性能设计计算方法的分析与研究[J];能源工程;2007年03期
3 张礼达;任腊春;陈荣盛;毛金铎;;风力机叶片外形设计及三维实体建模研究[J];太阳能学报;2008年09期
4 陈绍杰;申振华;徐鹤山;;复合材料与风力机叶片[J];玻璃钢/复合材料;2008年02期
5 陈绍杰;申振华;徐鹤山;;复合材料与风力机叶片[J];可再生能源;2008年02期
6 田会方;曾琴琴;黄超;;风力机叶片设计与建模[J];机械制造;2009年03期
7 王强华;;风力机叶片的运行和维护策略[J];玻璃钢;2009年03期
8 陈进;王旭东;沈文忠;朱卫军;张石强;;风力机叶片的形状优化设计[J];机械工程学报;2010年03期
9 王强华;;热塑性塑料可用于风力机叶片吗?[J];玻璃钢;2010年02期
10 王旭东;陈进;张石强;;基于气动弹性理论的风力机叶片耦合分析[J];太阳能学报;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 师英;陈长征;;大型风力机叶片工作状态监测新方法的研究[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
2 张锦南;钟方国;;300kW风力机叶片的研制与应用[A];第十三届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1999年
3 魏东;李树民;陈坤;杜雁霞;桂业伟;;复合材料风力机叶片的轻量化设计[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
4 杨国林;陈长征;;基于遗传算法的风力机叶片优化设计理论[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
5 梁明轩;陈长征;;风力机叶片流固耦合效应研究[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
6 张锦南;邬培超;;大型玻璃钢风力机叶片的发展与研制[A];第十一届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1995年
7 严天鹏;肖劲松;;大型风力机叶片的红外成像无损检测技术研究[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
8 张传经;肖劲松;;基于可靠性的风力机叶片在拍打方向上的疲劳分析[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
9 姚辉;陈余岳;;大型风力机叶片气弹稳定分析[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
10 李传胜;张锦南;;真空灌注成型工艺在大型风力机叶片中的应用[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李忠国;德国诺依公司代表来我市考察[N];白银日报;2006年
2 驻上海记者 施来发;国内第一片1.5兆瓦风力机叶片成功下线[N];中国建材报;2006年
3 记者 张从春 通讯员 杨懿忠;中复连众成功收购德国风力机叶片公司[N];国际商报;2007年
4 康传明 张为民;十一院风力机叶片设计取得突破[N];中国航天报;2009年
5 张锦南;国产300千瓦风力机叶片前景广阔[N];中国电力报;2001年
6 采如;中国建材收购德国NOI叶片工厂[N];中国贸易报;2007年
7 吉文化樊华 金功亭 严维新;“拿来主义”续写风叶传奇[N];江苏经济报;2007年
8 记者 王孙;CCS颁发首张风电产品认证书[N];中国船舶报;2008年
9 驻上海记者 施来发;上海玻璃钢研究院获国内风电行业首张产品认证证书[N];中国建材报;2008年
10 张长明;LM风力机叶片预弯发明专利被判无效[N];中国建材报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 张宇;大型风力机叶片的振动分析与优化设计[D];沈阳工业大学;2013年
2 陈洪胜;后掠型风力机叶片的启动特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
3 刘磊;风力机叶片非定常气动特性的研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
4 乔印虎;压电板壳风力机叶片设计与振动控制研究[D];合肥工业大学;2014年
5 赵新光;风力机叶片疲劳裂纹特征提取方法研究[D];沈阳工业大学;2013年
6 廖猜猜;极限载荷条件下的风力机叶片铺层优化设计研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
7 汪泉;风力机叶片气动外形与结构的参数化耦合设计理论研究[D];重庆大学;2013年
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1 李芒芒;风力机叶片机械损伤动态监测方法与技术研究[D];长沙理工大学;2012年
2 包飞;风力机叶片几何设计与空气动力学仿真[D];大连理工大学;2009年
3 魏义利;大型风力机叶片的外形设计与数值模拟分析[D];大连理工大学;2010年
4 梁明轩;风力机叶片流固耦合机理研究[D];沈阳工业大学;2011年
5 刘克刚;风力机叶片设计与流场仿真[D];武汉理工大学;2011年
6 韩宇;大型风力机叶片疲劳寿命分析[D];华北电力大学(北京);2011年
7 申慧渊;风力机叶片气动弹性稳定性的工程应用研究[D];兰州理工大学;2011年
8 聂晶;小型风力机叶片的设计[D];内蒙古工业大学;2005年
9 张庆麟;风力机叶片三维气动性能的数值研究[D];清华大学;2007年
10 朱卫平;周期性及气动荷载对风力机叶片动力特性影响研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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