【正文】 jmjmjmA m p f v f v fvffvf???? (220) 最后，在 1j? 諸點， NP 處的時間歷程則可以計算為： 21( ) 2 ( ) c o s [ 2 ( ) ]Nj j m m j mmU t U A m p f f t f??? ? ? ? ?? t i t??? ， 1, ,iN? ??? (221) 運用方程 ()和準確的功率譜密度、相關函數(shù)，對每一個速度分量 ( , , )U u v w? ，可以獨立計算出所有點的時間歷程。同理，低頻部分則與大型渦相關，涵蓋了流動的更大的部分。逆離散傅里葉變換應按照如式 211 和 212 進行傅里葉變換，以得到所描述的功率譜密度 函數(shù)： [21] ? ?21( ) c o s ( ) s i n ( )Nn n nnu t u a t b t???? ? ?? (211) 其中方程 (211)可以寫為 2 221( ) c o s ( )Nn n n nnu t u a b t???? ? ? ?? (212) 式中： n? 是頻率的相位角。其中，采樣頻率為 NTsf ? 。 最后，生成動力仿真所需的全域背景風文件或輪轂高度風文件。 技術路線及主要內容 技術路線 為了能很好的實現(xiàn)工作內容，本研究中采用 CAD/CAE 結合技術，將 ProE（三維建模軟件）、 GH Bladed(風機性能和負載的設計 軟件 )、 ANSYS（有 限元分析軟件）等結合起來進行協(xié)同仿真，研究技術路線如圖 14 所示。鄭永利等人 [12]在考慮材料、結構、螺紋類型、尺寸參數(shù)、制造和裝配工藝等影響螺栓強 度的因素下，研究了材料、結構及螺紋部分滿足要求的情況下，螺栓光桿部分的直徑大小對螺栓強度的影響 .[12] 而針對風力發(fā)電機組上使用的高強度螺栓，對螺栓結構進行深入研究的目前更少?，F(xiàn)場統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，由于葉根聯(lián)接螺栓斷裂導致葉片事故的情況相當嚴重。風力機運行環(huán)境中湍流、陣風、偏航氣流以及塔影效應等惡劣運行風況，使葉片承受變化很快的波動載荷或持續(xù)時間較短的極限載荷。中國的風機設備產能迅速增長，其產業(yè)集中度進一步提高。到 20xx 年底，全國風電建設總容量為 2268 萬千瓦，已并網運行容量為 1767 萬千瓦 ，總吊裝容量達到 2412 萬千瓦。美國 GE WIND 風電產品裝機容量在 兆瓦到 兆瓦之間，都具有變速變槳距運行的特征，配置 獨特的電子控制裝置，不僅能夠用于陸上風電場，還能用于海上風電場。海上風力資源條件優(yōu)于陸地，陸地適于安裝風電機組的場址有限，以及在陸地安裝風電機組對景觀造成影響，產生的噪音可能影響周圍的居民。 20xx 年以來，全球風電累計裝機容量年平均增長率為 %，新增裝機容量年平均增長率為 %。designing small taper thread。 對葉片強度 試驗方案作了簡單的闡述，對 各工況應變測試點布置及載荷的加載方法進行了說明，各工況 試 驗 數(shù)據(jù)與通過 Bladed 軟件算得的 理論值進行對比分析，以驗證軟件算得的準確性、可靠性?？偨Y分析了葉片各截面及葉根各方向的載荷分布及規(guī)律，以風場試驗數(shù)據(jù)對比驗證計算結果的準確性。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外， 不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。 作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 ：任務書、 開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。主要包括： 風文件的生成、 風模型的建立、三維風 的模擬， 葉片載荷的計算及載荷分布研究，葉根載荷特性研究， 以試驗數(shù)據(jù)對比驗證仿真結果的準確性； 現(xiàn)場葉根聯(lián)接 斷裂失效分析，設計小錐度螺紋，驗證新型螺栓 。 關鍵字： 載荷 、 特性、葉根聯(lián)接、高強度螺栓、小錐度螺紋 Abstract Through the analysis on the characteristics of the spatial discrete points wind, relativly real threedimensional wind model can be obtained. And wind turbine blade model can also be got with the method of the parametric ,to load the hub height wind model to the blade model and calculate the load. Taking into account a wide range of wind turbine running conditions, the typical wind conditions are summarizing and analyzing the load distribution law of each crosssection of the blade and each direction of the blade root, the accuracy of the calculation results are verified by the contrast way with the wind field test data. To result that blade root bears the larger load and prone to fracture failure. They are consistent with the wind field statistics. So, based on the deepen study of connection failure causes,to improve the design of the original connection standard bolt,and verify its feasibility by using the tool of finite element. Mainly include: generating the wind file and the wind model。 研究背景 隨著風能在新興能源產業(yè)發(fā)展中所處的重要地位和作用日漸突顯，風力發(fā)電機也日趨向大型化發(fā)展。 裝機容量如圖 11 所示： 截至20xx年12月全球累計裝機容量前十家中國美國德國西班牙印度意大利法國英國加拿大丹麥其他中國 美國 德國 西班牙 印度 意大利 法國 英國 加拿大 丹麥 其他 圖 11 裝機容量統(tǒng)計 國外風電技術研究及發(fā)展現(xiàn)狀 目前，德國、西班牙和意大利三國的風電機組的裝機容量約占到歐洲總量的 65%。 [4] 20xx 年北美的裝機容量有顯著下降，美國年度裝機容量首度不及中國；多數(shù)西歐國家風能發(fā)展處于飽和階段， 但風能產業(yè)在東歐國家得到顯著發(fā)展；非洲風能發(fā)展主要集中在北非。至今未涉足海上風電市場。中國風能產業(yè)正在以全球最高的發(fā)展速度創(chuàng)造著輝煌。 20xx 年北美的裝機容量有顯著下降，美國年度裝機容量首度不及中國；多數(shù)西歐國家風能發(fā)展處于飽和階段，但風能產業(yè)在東歐國家得到顯著發(fā)展；非洲風能 發(fā)展主要集中在北非。風壓力會使葉片產生剪應力；離心力會使葉片產生拉應力。同濟大學馬人樂等 [9]人對塔筒反向平衡法蘭的螺栓聯(lián)接進行了有限元分析，該分析考慮了彎矩載荷對螺栓的影響，高強度螺栓施工使用的是液壓張拉器張拉反向平衡法蘭的螺栓，螺栓預緊力施加比較準確，螺栓承載設計的可靠性較高。以上的這些措施雖然在一定程度上改善了 螺紋的受力狀態(tài)，但是并沒有完全解決螺紋載荷分布不均的問題。然后，將軟件計算得到的葉片載荷與風場實際得到的試驗數(shù)據(jù)進行對比分析，確保葉片載荷數(shù)據(jù)的真實和準確。 5. 基于葉根載荷的復雜性，且葉根螺栓連接在實際運行過程中出現(xiàn)的失效，對 風力發(fā)電機葉根聯(lián)接的螺栓的失效類型進行分類，通過對葉片葉根螺栓作斷裂螺栓特征分析及斷口信息分析研究，在理解螺栓失效的原因的基礎上，提重新設計了一款小錐度新型的高強度螺栓，以達到 降低螺紋嚙合第一扣螺紋根部的應力集中，提高葉根聯(lián)接的可靠性。這種就是離散傅里葉變換。應當注意的是方程 (211)中功率譜密度函數(shù)，因為這些函數(shù)所假定的 0 和 ? 之間的任何頻率都已經出現(xiàn)過，但是正如前面已經闡述的，對離散時間歷程來說，只有 1T 和( 2)NT之間的頻率才可能出現(xiàn)。第一步，構建矩陣 jkS ： j k j k j j k kS c o h S S?? (217) 其中： jjS 和 kkS 分別是在點 j 點和 k 的功率譜密度函數(shù)。 [24] 這里建立如圖 所排列的一系列點的時間歷程，以便進行風力發(fā)電機組結構的氣彈計算。本文選擇 TurbSim 軟件生成模擬風的文件。 Kaimal wind model68101214161810 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100time(s)wind velocity(m/sec) 圖 25 參考高度為 80m,平均風速為 Kaimal wind model68101214161810 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100time(s)wind velocity(m/sec) 圖 26 參考高度為 80m,平均風速為 Kaimal wind model53113510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100time(s)wind velocity(m/sec) 圖 27 參考高度為 80m,平均風速為 Kaimal wind model43210123410 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100time(s)wind velocity(m/sec) 圖 28 參考高度為 80m,平均風速為 Kaimal wind model302010010203010 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100time(s)wind direction(deg/sec) 圖 29 參考高度為 80m,平均風速為 圖 25 清楚地表明，在參考高度為 80m,平均風速為 ，湍流因子為 時，仿真湍流風變化的時間歷程；結合圖 26 則可以發(fā)現(xiàn)， X 方向是相對風力發(fā)電機組的來流方向，是合風速中最主要的成分；圖 27 表明， Y 方向的風速變化范圍主要在 177。作為風力機設計和認證的重要依據(jù)，風力機載荷用于風力機的靜強度和疲勞強度分析。根據(jù)葉片空氣動力求得每個葉素上的法向力系數(shù)和切向力系數(shù)，通 過積分求出 葉片上的空氣動力載荷。其中，靜態(tài)載荷計算是基于風力發(fā)電機在穩(wěn)定的工況下，進行空氣動力學計算，模態(tài)分析，以及性能系數(shù)的計算、湍流風的計算，地震的仿真模擬等。 ) 相對厚度 /% 相 對變 槳 軸質心距離 /% 翼型截面 1 0 100 50 1 2 100 50 1 3 100 1 4 2 5 2 6 7 30 3 7 4 8 4 9 4 10 14 4 11 4 12 4 13 4 14 21 4 15 4 16 21 5 17 6 18 28 6 19 6 20 16 7 21 0 7 在 bladed 中葉片模塊中輸入具體的翼型數(shù)據(jù)，得到 風力機葉片幾何模型，如圖 33 所示： 圖 33 葉片 建模 加載風工況 風力機組所處環(huán)境比較惡劣、運行狀況十分復雜，受外部環(huán)境條件影響很大。 如圖 35 葉片截面 X、 Y、 Z 方向的力 圖 36 葉片截面 X、 Y、 Z 方向的力 矩 e:\dengxinli\ [Run 39。葉根最大載荷為 190KN，產生最大彎矩為860K