醉染图书风力发电机叶片结构设计与动力学9787568081528

章西部风资源特点(1)

1.1风资源评估(1)

1.1.1测风塔实际选点具体要求(1)

1.1.2风向(2)

1.1.3风速(2)

1.2风资源评估基础理论(2)

1.2.1威布尔分布模型(3)

1.2.2瑞利分布模型(3)

1..参数估计法(4)

1.2.4二乘法(4)

1.2.5极大似然估计法(5)

1.2.6风速拟合相关系数(6)

1.2.7平均风能密度和有效风能密度(6)

1.2.8风能参数实验指标值计算(7)

1.3风况及风特分析(8)

1.3.1玫瑰图(8)

1.3.2垂直风切变及其分析方法(8)

1.3.3风速估参设计求解流程(10)

1.3.4风速分布参数估计实例(11)

1.3.5标准高度处风速分布(11)

本章参考文献(13)

第2章微观选址案例分析(15)

2.1测风塔概况(15)

2.1.1测风塔代表分析(15)

2.1.2测风塔代表年选择(15)

2.2数据检验(15)

2.2.1完整检验(16)

2.2.2合理检验(16)

.不合理数据和缺测数据处理(17)

..1缺测数据的处理(17)

..2不合理数据的处理(17)

2.4风电场北部区域轮毂高度处风资源分析(17)

2.4.1平均风速和风功率密度(17)

2.4.2风速频率和风能频率分布(20)

2.4.3风向频率及风能密度频率分布(21)

2.5风电场场址空气密度(24)

2.6风电场区50年一遇优选风速计算(26)

本章参考文献(27)

第3章风速模型(29)

3.1叶片风载荷数学评价方法及其与风力发电机组间的相互作用关系(29)

3.2风速模型(30)

3.2.1Kaimal湍流模型(30)

3.2.2风剪切模型(32)

本章参考文献(33)

第4章风力发电机叶片载荷模型(35)

4.1叶片简介(35)

4.2叶片坐标系(36)

4.3叶片载荷来源(37)

4.3.1空气动力载荷(38)

4.3.2重力载荷(38)

4.3.3离心力载荷(39)

4.4叶片几何模型(40)

本章参考文献(44)

第5章叶片气动外形计算模型(46)

5.1叶片气动设计理论(46)

5.1.1贝茨理论(46)

5.1.2动量理论(48)

5.1.3叶素理论(49)

5.1.4叶素动量理论(51)

5.1.5涡流理论(51)

5.1.6塔影效果(52)

5.2叶片翼型参数及分析(52)

5.2.1翼型几何参数(53)

5.2.2翼型气动参数(54)

5..作用于运动叶片上的力(54)

5.2.4升力系数与阻力系数(55)

5.2.5俯仰力矩系数(56)

5.2.6雷诺数(56)

5.2.7翼型表面粗糙度(57)

5.2.8马赫数(57)

5.2.9叶片翼型选择及其坐标分布(57)

5.2.10叶片翼型外形数据的获取(58)

5.2.11叶片翼型气动数据的获取(59)

5.2.12叶片主要功率产生区翼型S825-24气动特分析(59)

5.3Wilson叶片设计法(61)

5.3.1普朗特修正模型(62)

5.3.2Glauert修正和Wilson修正因子(64)

5.4叶片梢部损失和根部损失修正(65)

5.5偏斜气流修正(65)

5.6计算模型实例(66)

5.6.1弦长、扭角计算流程(66)

5.6.2扭角、弦长计算结果及其修正(67)

本章参考文献(69)

第6章叶片有限元建模(71)

6.1叶片结构设计简介(71)

6.1.1层合板结构设计原则(71)

6.1.2层合板设计方法(73)

6.1.3层合板强度校核准则(77)

6.1.4叶片结构及材料选择(78)

6.2叶片铺层设计(79)

6.2.1叶片材料力学能(79)

6.2.2叶片参数化模型的构建(80)

本章参考文献(84)

第7章叶片尾缘结构设计(86)

7.1叶片静强度校核(86)

7.1.1静强度试验(86)

7.1.2静强度校核(87)

7.1.3叶片尾缘失效分析(90)

7.2不同工况下叶片气动力、气动剪力、弯矩的分布情况(90)

7.2.1叶片挠度(92)

7.2.2双向布铺层厚度(93)

7..单向布铺层厚度(93)

7.2.4夹芯层厚度(93)

7.2.5叶根层厚度(95)

7.3叶片结构计算结果与分析(96)

7.4叶片尾缘结构优化(99)

7.4.1尾缘建模(99)

7.4.2尾缘结构优化(100)

本章参考文献(102)

第8章复合材料叶片的结构优化(104)

8.1遗传算法(104)

8.1.1遗传算法简介(104)

8.1.2叶片结构优化(106)

8.1.3遗传算法过程(106)

8.1.4遗传算法对约束条件的处理(106)

8.2叶片外形参数优化数学模型的建立(107)

8.2.1确定的设计变量情况(107)

8.2.2确定优化目标(108)

8..设计的适应度函数(108)

8.3叶片气动能优化设计程序(109)

8.4优化结果分析(109)

8.5叶片结构优化数学模型(111)

8.5.1构建质量的叶片优化数学模型(112)

8.5.2铺层优化设计计算(113)

8.5.3叶片主梁结构优化模型(114)

8.6柔叶片气动、结构参数耦合优化(117)

8.6.1优化设计的建模(117)

8.6.2气动与结构优化计算(118)

本章参考文献(119)

第9章叶片模态参数提取及灵敏度(121)

9.1风力发电机叶片模态分析(121)

9.2叶片模态灵敏度(1)

9.2.1模态灵敏度(1)

9.2.2叶片模态(124)

9..叶片模态灵敏度(124)

9.3风力发电机叶片结构参数优化(127)

9.3.1优化设计方案(127)

9.3.2优化结果及分析(128)

本章参考文献(129)

0章叶片结构稳健(131)

10.1Kriging模型建模理论(131)

10.1.1基于实验设计Kriging近似模型(131)

10.1.2基于Monte Carlo（）方法模拟稳健参数(132)

10.2叶片铺层参数稳健优化(133)

10.2.1叶片铺层参数优化数学模型(133)

10.2.2叶片结构传统优化算例1(134)

10..叶片结构稳健优化算例2(136)

10.2.4结果分析与讨论(137)

本章参考文献(140)

1章准三维结冰叶片有限元建模方法(142)

11.1叶片结冰理论简介(142)

11.1.1结冰气象条件(142)

11.1.2结冰类型(142)

11.1.3影响叶片结冰的主要因素(143)

11.2准三维结冰叶片有限元建模(144)

11.2.1二维翼型结冰计算方法(144)

11.2.2各关键截面结冰形态(150)

11.3叶片静力学特(154)

11.3.1叶片静力学分析(154)

11.3.2初始条件设置(154)

11.3.3结果分析(156)

本章参考文献(157)

2章覆冰对叶片气动能的影响(159)

12.1二维结冰计算方法(159)

12.1.1验方法(159)

12.1.2NACA 4409翼型网格划分(160)

12.1.3验结果分析(160)

12.1.4结冰翼型气动能预测(161)

12.2结冰叶片模型(164)

12.2.1GL 2010规范指定结冰质量(164)

12.2.2叶片结冰质量计算方法(165)

1.叶片稳态载荷计算(167)

本章参考文献(170)

3章风力发电机叶片流固耦合分析及稳定分析(172)

13.1叶片运动学微分方程(172)

13.2流固耦合环境下的叶片响应分析(174)

13.2.1建立流固耦合流场计算模型(174)

13.2.2流场网格的划分(174)

13..流固耦合的边界条件设置方法(175)

13.2.4流固耦合数值模拟结果及分析(175)

13.3叶片屈曲稳定(179)

13.3.1叶片屈曲理论(179)

13.3.2屈曲稳定分析方法(180)

13.3.3屈曲稳定分析结果与讨论(180)

本章参考文献(183)

4章风力发电机叶片振动响应分析(184)

14.1叶片模态分析(184)

14.1.1叶片材料参数和约束(184)

14.1.2网格划分(185)

14.1.3分析类型及求解选项设置(186)

14.2叶片预应力模态分析结果与讨论(187)

14.3结冰叶片模态分析(190)

本章参考文献(194)

5章风力发电机叶片动力学分析及疲劳分析(196)

15.1叶片动力学特征方程(196)

15.2叶片振动谐响应分析(197)

15.2.1谐响应分析基本流程(197)

15.2.2叶片振动谐响应分析(198)

15.3叶片疲劳寿命(199)

15.3.1线疲劳累计损失理论(200)

15.3.2叶片疲劳载荷谱(201)

本章参考文献(205)

郑玉巧，女，1977年7月生，工学博士，副研究员，博士导师。2013年9月-2014年6月东南大学机械学院进行交流学习一年，2016年12月-2017年12月获留学委资赴美国密西根大学（安娜堡分校）吴贤铭制造研究中心进行交流学习一年。近年来先后主持自然科学2项“河西地区风况下风力机叶片的刚柔耦合颤振动力学问题研究”、“西北典型风资源环境下变刚度风力机叶片结构能退化机理研究”，甘肃省自然科学“多因素耦合作用下风力机叶片刚柔耦合动力学研究”、兰州市人才创新创业项目：“面向机械装备运维的健康评估与智能决策优化”，兰州市科技局计划项目“兆瓦级水平轴风力发电机组设计关键技术研究”、“面向循环经济的再制造系统优化设计及产业化研究”等项目的研究工作；以作者在《中南大学学报》、《上海交通大学学报》、《东南大学学报》、《太阳能学报》、《北京理工大学学报》、《南京航空航天大学学报》、《动力学与控制学报》等国内外学术期刊发表30余篇；以完成人获甘肃省教育厅科技进步奖一等奖1项、二等奖2项、甘肃省机械工程学会科学技术奖等各类奖项5项；实用新型专利1项。

我国能源科学学科发展战略已将“大型风电机组关键部件的使用寿命及抗疲劳特”列为风电机组研究领域的前沿问题之一。本书既有新的理论方法介绍，也有与以往经典方法的对比研究，使读者更容易掌握各种不同方法的优缺点，便于在科研过程中进行选择。