【導(dǎo)讀】華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。題目基于labview的葉片彎扭耦合。測量軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。專業(yè)班級(jí)XXX專業(yè)XXX班。指導(dǎo)教師XXX（打印）。展，雖然這些趨勢大大促進(jìn)了風(fēng)機(jī)的現(xiàn)代化發(fā)展，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是。的大功率、高容量的風(fēng)電機(jī)組必然要求高性能的風(fēng)輪葉片，經(jīng)過查閱資料和請(qǐng)教。指導(dǎo)老師后得知，氣彈剪裁是現(xiàn)在通用的獲得高性能葉片的有效方法，而彎扭耦。本文利用labview圖形化編程的優(yōu)點(diǎn)，通過labview軟件相應(yīng)的控件來模擬。過外置數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)際采集運(yùn)行，達(dá)到仿真的目的。抽象的公式通過labview圖形化編程編程可以用鼠標(biāo)操作的控件，大大方便了相。關(guān)用戶，并根據(jù)實(shí)際需要對(duì)現(xiàn)有的750KW葉片主梁重新進(jìn)行彎扭耦合設(shè)計(jì)，通過。對(duì)比和查閱材料參數(shù)得知，利用碳纖維取代玻纖單向布對(duì)主梁的重新設(shè)計(jì)，將大。大提高葉片的整體性能，從而間接加強(qiáng)葉片彎扭耦合的強(qiáng)度，為葉片彎扭耦合的。在labview環(huán)境下對(duì)其經(jīng)行系統(tǒng)測試，測試結(jié)果表明，本軟件運(yùn)行穩(wěn)定，測試速

　　

【正文】 規(guī)的傳統(tǒng)儀器面板。軟面板上具有與實(shí)際儀器相似的旋鈕、開關(guān)、 指示燈 及其他控制部件。在操作時(shí)，用戶通過鼠標(biāo)或鍵盤操作軟面板，華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 來檢驗(yàn)儀器的通信和操作。 除上述特點(diǎn)之外，與傳統(tǒng)儀器編程工具 Visual Basic， Visual C++相比，虛擬儀器 還有如下幾個(gè)方面的優(yōu)勢。 （ 1） 虛擬儀器 用戶可以才艮據(jù)自己的需要靈活地定義儀器的功能，通過不同功能模塊的組合可構(gòu)成多種儀器，而不必受限于儀器廠商提供的特定功能。 （ 2）虛擬儀器將所有的儀器 控制信息 均集中在軟件模塊中，可以采用多種方式顯示采集的數(shù)據(jù)、分析的結(jié)果 和控制過程。這種對(duì)關(guān)鍵部分的轉(zhuǎn)移進(jìn)一步增加了虛擬儀器的靈活性。 （ 3）由于虛擬儀器關(guān)鍵在于軟件，硬件的局限性較小，因此與其他儀器設(shè)各連接比較容埸實(shí)現(xiàn)。而且虛擬儀器可以方便地與網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)及其他應(yīng)用連接，還可利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多用戶 數(shù)據(jù)共享 。 （ 4）虛擬儀器可實(shí)時(shí)、直接地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，也可通過計(jì)算機(jī)總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器或打印機(jī)。這樣做一方面解決了數(shù)據(jù)的傳輸問題，一方面充分利用了計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)能力，從而使虛擬儀器具有幾乎無限的數(shù)據(jù)記錄容量。 （ 5）虛擬儀器利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形用戶界面（ GUI），用計(jì)算機(jī)直接讀數(shù)。根據(jù)工程的實(shí)際需要，使用人員可以通過軟件編程或采用現(xiàn)有分析軟件，實(shí)時(shí)、直接地對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析與處理。 （ 6）虛擬儀器價(jià)格低，而且其基于軟件的體系結(jié)構(gòu)還大大節(jié)省了開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用。 把 labview 應(yīng)用于葉片彎扭耦合測量上的難點(diǎn)分析 通過實(shí)際考察和查閱資料得知，利用 labview 設(shè)計(jì)葉片彎扭耦合測量的技術(shù)難點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：一是玩扭耦合采集器如何把采集到的信息實(shí)時(shí)傳送到專用的存儲(chǔ)器等待 labview 虛擬儀器處理；二是在界面設(shè)計(jì)時(shí) 如何合理布局；三是在設(shè)計(jì)觸發(fā)按鈕時(shí)，如何盡量減少延遲。 本章小結(jié) 本章主要介紹了本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境 labview 的相關(guān)知識(shí)，并結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際分華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 析了把 labview 應(yīng)用于葉片彎扭耦合測量上的優(yōu)勢以及技術(shù)難點(diǎn)分析，本章為下一章系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 4 葉片彎扭耦合測量的原理以及 labview 實(shí)現(xiàn) 葉片彎扭耦合測量的原理分析 本節(jié)介紹葉片彎扭耦合測量的基本原理，本文從兩方面介紹，簡單說就是在充分研究國內(nèi)外在葉片彎扭耦合測量領(lǐng)域采用的常用方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合本系統(tǒng)實(shí)際和現(xiàn)有的 技術(shù)條件提出一種改進(jìn)后的技術(shù)手段，接下來詳細(xì)介紹。 國內(nèi)外在葉片彎扭耦合測量領(lǐng)域采用的方法 經(jīng)過查閱國內(nèi)外在葉片彎扭耦合測量領(lǐng)域常用的方法得知，國內(nèi)外通常經(jīng)過建立彎扭耦合控制參數(shù)來介紹，也就是參數(shù)的建立過程，具體可以參考相關(guān)文獻(xiàn)。 本文改進(jìn)后的測量方法 本文在綜合了國內(nèi)外常用的彎扭耦合測試方法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了本系統(tǒng)的功能需求分析，本文提出了一種改進(jìn)的方法，也就是通過構(gòu)建彈性剪裁數(shù)學(xué)模型來作為系統(tǒng)的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，具體說就是通過控制鋪層參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，一般可以用如下公式來描述： 具體的建模過程可以見參考文獻(xiàn) 2，限于論文篇幅，在這里就不再累述。 葉片彎扭耦合測量的 labview 實(shí)現(xiàn) 本小節(jié)主要介紹利用 labview 實(shí)際實(shí)現(xiàn)彎扭耦合測量系統(tǒng)的方法，本文采取的主要方法就是，在簡單介紹后給出實(shí)際的代碼和運(yùn)行圖，接下來詳細(xì)介紹。 葉片彎扭耦合測量的模塊設(shè)計(jì) 本小節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)，給出葉片彎扭耦合測量系統(tǒng)的各個(gè)模塊的實(shí)際華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 代碼和運(yùn)行截圖，代碼和運(yùn)行截圖如下： 圖 多路采集測量界面 圖 仿真信號(hào)采集界面 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 系統(tǒng)的登錄界面 葉片彎扭耦合測量的 labview 仿真實(shí)現(xiàn) 本小節(jié)主要給出基于 labview 的葉片彎扭耦合測量軟件系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)，限于仿真環(huán)境，在這里只給出信號(hào)仿真，仿真截圖如圖 所示： 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 仿真波形 葉片彎扭耦合測量系統(tǒng)的性能測試 本小節(jié)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真成功的基礎(chǔ)上，為了是系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，需要進(jìn)行系統(tǒng)的性能測試，測試界面和結(jié)果如圖 和圖 所示： 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 性能測試截圖一 圖 性能測試截圖二 葉片彎扭參考耦合測量系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果展示 本小節(jié)主要展示系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行截圖，從登錄 界面、測量界面、整體界面等華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 全方位的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行展示，具體如圖 和圖 和圖 所示： 圖 系統(tǒng)主界面 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 展示界面二 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 展示波形二 本章小結(jié) 本章首先給出了葉片彎扭耦合測量的原理分析，在參考國內(nèi)外現(xiàn)在廣泛使用的測量方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際，提出了自己的改進(jìn)方案。本章還給出了系統(tǒng) labview 環(huán)境下實(shí)際的運(yùn)行截圖和仿真波形，最后給出了系統(tǒng)的成功展示，總之系統(tǒng)設(shè)計(jì)完整、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可以說系統(tǒng)設(shè)計(jì)取得了成功。 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 5 總結(jié)與展望 主要結(jié)論 本文首 先深入探討了復(fù)合材料的彎扭耦合性能，用解析方法證明了層合板剛度的可設(shè)計(jì)性與耦合設(shè)計(jì)的可行性。接下來，應(yīng)用梁單元理論與有限元法推導(dǎo)出風(fēng)力機(jī)葉片的耦合控制系數(shù)與剛度的表達(dá)式。最后在 labview 環(huán)境下成功設(shè)計(jì)了一款葉片彎扭耦合測量軟件，現(xiàn)在得出以下幾點(diǎn)主要結(jié)論： 1) 對(duì)于大型風(fēng)力機(jī)葉片而言，靠玻璃鋼纖維來實(shí)現(xiàn)葉片耦合效果并不好，會(huì)增加葉片的重量與成本?；祀s纖維葉片的剛度具有良好的可設(shè)計(jì)性，當(dāng)偏軸纖維在 15176。 ~25176。之間時(shí)，能取得最佳的彎扭耦合性能。相比之下，其中偏軸碳纖維梁帽的葉片應(yīng)成為首選。 2) 分析結(jié)果表明，偏軸纖維角度對(duì)自適應(yīng)葉片的耦合系數(shù)、剛度有重大影響。耦合葉片的層間應(yīng)變與應(yīng)力，均隨偏軸角的增加而增大，應(yīng)盡量采取 25176。之前的偏軸纖維，確保葉片結(jié)構(gòu)的安全性。相比這下，雖然耦合葉片的偏軸纖維的體 積比對(duì)葉片剛度與耦合系數(shù)有直接影響，但對(duì)葉片的層間應(yīng)變與應(yīng)力影響不大。 綜合分析可知，在等剛度原則下設(shè)計(jì)自適應(yīng)葉片，可以設(shè)計(jì)出重量既輕，又具 有高彎扭耦合性能的自適性葉片，同時(shí)結(jié)構(gòu)安全性也可以得到保證。 3) 借鑒典型抗風(fēng)型植物葉片的中軸葉脈拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)一種中軸鋪層方式，將其應(yīng)用于耦合葉片當(dāng)中 ，能進(jìn)一步提高葉片的耦合性能。對(duì)基準(zhǔn)葉片和自適應(yīng)仿 生葉片的功率輸出特性進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，葉片大部分時(shí)間運(yùn)行在工作風(fēng) 速范圍內(nèi)，這樣自適應(yīng)葉片可以提高功率輸出的穩(wěn)定性。如果葉片能夠提供足 夠的柔性，那么自適應(yīng)葉片比一般葉片而言，當(dāng)風(fēng)速超出工作風(fēng)速一定范圍時(shí)， 也不用失速或停機(jī)，這樣就可以拓寬工作風(fēng)速的范圍，增加風(fēng)能的年捕捉量。 4) 最后通過計(jì)算表明，自適應(yīng)仿生葉片比基準(zhǔn)葉片的抗風(fēng)性能要好，疲勞壽命要大。 研究展望 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 本文只是對(duì)彎扭耦合基礎(chǔ)測量做了一些工作，還有一些內(nèi)容需要作深入拓展與研究 。 1) 大型風(fēng)力機(jī)的耦合關(guān)系是基于規(guī)則的梁單元的剛度設(shè)計(jì)理論，由于風(fēng)機(jī)葉片幾何形狀的復(fù)雜性，在實(shí)際情況耦合關(guān)系應(yīng)更為復(fù)雜，如何表達(dá)更靠近實(shí)際的葉片耦合關(guān)系需要進(jìn)一步研究。 2) 由于葉片耦合響應(yīng)是在隨機(jī)風(fēng)載下發(fā)生的，而葉片的輸出功率與眾多因素有關(guān)，很難用精確的量化來衡量耦合效應(yīng)與功率輸出的關(guān)系。這要寄托于耦合設(shè)計(jì)在實(shí)際風(fēng)機(jī)葉片中的應(yīng)用，通過實(shí)驗(yàn)來檢測耦合效應(yīng)的真正效果，然而對(duì)于大型 風(fēng)力機(jī)而言，由于成本和實(shí)驗(yàn)條件等其它諸多因素的限制，這很難真正得以實(shí)行。 3) 由于耦合設(shè)計(jì)要應(yīng)用混雜纖維，且不提混 雜纖維的制造工藝，單就混雜纖維層間復(fù)雜的力學(xué)關(guān)系，使得現(xiàn)有的計(jì)算很難精確預(yù)測其性能，這對(duì)材料的應(yīng)用帶 來可靠性評(píng)估的困難。 （ 4）本文所設(shè)計(jì)的基于 labview 的葉片彎扭耦合測量軟件系統(tǒng)還只是初步上的功能，以后隨著科技的進(jìn)步，該軟件的測量功能還將不斷發(fā)展進(jìn)步。 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 參考文獻(xiàn) [1]阿瑟?jiǎng)谒?澤爾沃斯 .全球風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及展望 [J].中國能源 , 2020,30(4): 23 28. 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