兆瓦级风能发电机组整机及关键部件动态特性研究
| 摘要 | 第2-4页 |
| Abstract | 第4-6页 |
| 1 绪论 | 第10-25页 |
| 1.1 引言 | 第10页 |
| 1.2 选题背景及研究意义 | 第10-13页 |
| 1.2.1 国外风电发展现状 | 第10-12页 |
| 1.2.2 国内风电发展现状 | 第12-13页 |
| 1.3 风机整机及关键部件动态特性研究问题的提出 | 第13-23页 |
| 1.3.1 风力发电机空气动力学模型的研究现状 | 第14-16页 |
| 1.3.2 风力发电机组整机动力学研究现状 | 第16-18页 |
| 1.3.3 风力发电机组关键零部件动力学研究现状 | 第18-23页 |
| 1.4 课题来源 | 第23页 |
| 1.5 本文研究内容及安排 | 第23-25页 |
| 2 兆瓦级风能发电机组整机动力学建模与分析 | 第25-50页 |
| 2.1 引言 | 第25-26页 |
| 2.2 风力发电机柔性部件假设模态法 | 第26-31页 |
| 2.2.1 广义凯恩动力学方程 | 第26-27页 |
| 2.2.2 叶片和塔架的假设模态计算 | 第27-28页 |
| 2.2.3 塔架的广义质量与广义刚度的计算 | 第28-29页 |
| 2.2.4 叶片的广义质量与广义刚度的计算 | 第29-30页 |
| 2.2.5 基于假设模态法的叶片和塔筒变形计算 | 第30-31页 |
| 2.3 风力发电机整机动力学建模 | 第31-34页 |
| 2.3.1 风力发电机组几何拓扑结构及其自由度 | 第31-32页 |
| 2.3.2 风力发电机组坐标系及其动力学模型 | 第32-34页 |
| 2.3.3 传动链模型 | 第34页 |
| 2.4 系统线性动力学模型的线性化 | 第34-36页 |
| 2.5 线性模型的可控性和可观测性 | 第36-45页 |
| 2.5.1 系统状态量构建 | 第36-42页 |
| 2.5.2 线性模型的可控性和可观测性 | 第42页 |
| 2.5.3 状态量模型的可控性和可观测性 | 第42-43页 |
| 2.5.4 状态模型的可控性和可观测性 | 第43-45页 |
| 2.6 风力发电机组整机动态响应分析 | 第45-49页 |
| 2.7 本章小结 | 第49-50页 |
| 3 兆瓦级风能发电机组叶片动态特性与多场耦合设计 | 第50-75页 |
| 3.1 引言 | 第50页 |
| 3.2 叶片结构设计 | 第50-54页 |
| 3.2.1 大型风能发电机组叶片翼型分析 | 第50-53页 |
| 3.2.2 大型风能发电机组叶片再设计 | 第53-54页 |
| 3.3 叶片固有特性分析 | 第54-59页 |
| 3.3.1 叶片的动力学方程建立 | 第54-57页 |
| 3.3.2 叶片固有频率计算 | 第57-59页 |
| 3.4 空气动力学理论基础 | 第59-63页 |
| 3.4.1 叶素动量理论（BEM） | 第59-62页 |
| 3.4.2 叶尖损失模型的建立 | 第62页 |
| 3.4.3 轮毂损失模型 | 第62-63页 |
| 3.4.4 尾流模型的建立 | 第63页 |
| 3.5 叶片载荷计算 | 第63-73页 |
| 3.5.1 叶片动态特性及响应分析 | 第64-71页 |
| 3.5.2 叶片气动特性分析 | 第71-73页 |
| 3.6 本章小结 | 第73-75页 |
| 4 多变载荷条件下风力发电机传动系统动态特性 | 第75-94页 |
| 4.1 引言 | 第75-76页 |
| 4.2 分析模型 | 第76-82页 |
| 4.2.1 风力发电机组传动系统类型 | 第76-77页 |
| 4.2.2 齿轮传动子系统模型构建 | 第77-78页 |
| 4.2.3 齿轮子系统模型构建 | 第78-82页 |
| 4.3 数学模型的构建 | 第82-85页 |
| 4.3.1 柔性齿圈结构分析模型构建 | 第83-84页 |
| 4.3.2 行星传动系统耦合模型构建 | 第84-85页 |
| 4.4 耦合系统固有特性分析 | 第85-88页 |
| 4.4.1 系统固有频率 | 第85页 |
| 4.4.2 耦合系统振动模式 | 第85-88页 |
| 4.5 齿圈柔性对系统固有特性的影响 | 第88-90页 |
| 4.5.1 齿圈柔性对中心构件扭转振动模式的影响 | 第88-89页 |
| 4.5.2 齿圈柔性对固有特性的影响 | 第89-90页 |
| 4.6 系统刚度对固有特性的影响 | 第90-93页 |
| 4.6.1 系统刚度对固有频率的灵敏度 | 第90-92页 |
| 4.6.2 ksq与kspi对系统扭转振动的影响 | 第92-93页 |
| 4.7 本章小结 | 第93-94页 |
| 5 非平衡工况塔架结构设计与动态特性 | 第94-123页 |
| 5.1 引言 | 第94页 |
| 5.2 塔架三维模型构建 | 第94-99页 |
| 5.2.1 刚混凝土结构塔架建模 | 第95-96页 |
| 5.2.2 三维模型构建 | 第96-99页 |
| 5.3 塔架有限元模型构建 | 第99-103页 |
| 5.3.1 结构单元类型 | 第99-102页 |
| 5.3.2 结构材料 | 第102-103页 |
| 5.4 塔架结构刚度计算与强度分析 | 第103-108页 |
| 5.4.1 塔架结构刚度计算 | 第103-105页 |
| 5.4.2 塔架结构强度校核 | 第105-108页 |
| 5.5 塔架结构动态特性分析 | 第108-115页 |
| 5.5.1 塔架结构模态分析 | 第108-109页 |
| 5.5.2 塔架固有特性分析 | 第109-111页 |
| 5.5.3 塔架结构稳态动响应分析 | 第111-113页 |
| 5.5.4 塔架动响应计算结果与分析 | 第113-115页 |
| 5.6 极端条件下塔架结构动响应分析 | 第115-119页 |
| 5.6.1 标准湍流（NTM） | 第115-117页 |
| 5.6.2 极限阵风（风强度变化） | 第117-118页 |
| 5.6.3 极限阵风（风向变化） | 第118-119页 |
| 5.7 极端运行工况 | 第119-122页 |
| 5.7.1 启动工况 （12.3m/s） | 第119-121页 |
| 5.7.2 正常停机（刹车） | 第121-122页 |
| 5.8 本章小结 | 第122-123页 |
| 6 结论与展望 | 第123-125页 |
| 6.1 结论 | 第123-124页 |
| 6.2 展望 | 第124-125页 |
| 参考文献 | 第125-135页 |
| 附录1 作者攻读博士学位期间发表论文情况 | 第135-136页 |
| 附录2 作者攻读博士学位期间参与科研项目目录 | 第136-137页 |
