【導(dǎo)讀】華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）。題目基于labview的葉片彎扭耦合。測量軟件系統(tǒng)設(shè)計。專業(yè)班級XXX專業(yè)XXX班。指導(dǎo)教師XXX（打?。?。展，雖然這些趨勢大大促進了風(fēng)機的現(xiàn)代化發(fā)展，帶來了巨大的經(jīng)濟效益，但是。的大功率、高容量的風(fēng)電機組必然要求高性能的風(fēng)輪葉片，經(jīng)過查閱資料和請教。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，通過labview軟件相應(yīng)的控件來模擬。過外置數(shù)據(jù)庫，可以實際采集運行，達到仿真的目的。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)實際需要對現(xiàn)有的750KW葉片主梁重新進行彎扭耦合設(shè)計，通過。對比和查閱材料參數(shù)得知，利用碳纖維取代玻纖單向布對主梁的重新設(shè)計，將大。大提高葉片的整體性能，從而間接加強葉片彎扭耦合的強度，為葉片彎扭耦合的。在labview環(huán)境下對其經(jīng)行系統(tǒng)測試，測試結(jié)果表明，本軟件運行穩(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，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（論文） 20 來檢驗儀器的通信和操作。 除上述特點之外，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。這種對關(guān)鍵部分的轉(zhuǎn)移進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)進行多用戶 數(shù)據(jù)共享 。 （ 4）虛擬儀器可實時、直接地對數(shù)據(jù)進行編輯，也可通過計算機總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯ζ骰虼蛴C。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算機的存儲能力，從而使虛擬儀器具有幾乎無限的數(shù)據(jù)記錄容量。 （ 5）虛擬儀器利用計算機強大的圖形用戶界面（ GUI），用計算機直接讀數(shù)。根據(jù)工程的實際需要，使用人員可以通過軟件編程或采用現(xiàn)有分析軟件，實時、直接地對測試數(shù)據(jù)進行各種分析與處理。 （ 6）虛擬儀器價格低，而且其基于軟件的體系結(jié)構(gòu)還大大節(jié)省了開發(fā)和維護費用。 把 labview 應(yīng)用于葉片彎扭耦合測量上的難點分析 通過實際考察和查閱資料得知，利用 labview 設(shè)計葉片彎扭耦合測量的技術(shù)難點主要有以下幾點：一是玩扭耦合采集器如何把采集到的信息實時傳送到專用的存儲器等待 labview 虛擬儀器處理；二是在界面設(shè)計時 如何合理布局；三是在設(shè)計觸發(fā)按鈕時，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，并結(jié)合系統(tǒng)實際分華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（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)難點分析，本章為下一章系統(tǒng)的實際實現(xiàn)打下了堅實的基礎(chǔ)。華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 4 葉片彎扭耦合測量的原理以及 labview 實現(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)實際和現(xiàn)有的 技術(shù)條件提出一種改進后的技術(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。 本文改進后的測量方法 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 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 實現(xiàn) 本小節(jié)主要介紹利用 labview 實際實現(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際的代碼和運行圖，接下來詳細(xì)介紹。 葉片彎扭耦合測量的模塊設(shè)計 本小節(jié)進行系統(tǒng)的模塊設(shè)計，給出葉片彎扭耦合測量系統(tǒng)的各個模塊的實際華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 代碼和運行截圖，代碼和運行截圖如下： 圖 多路采集測量界面 圖 仿真信號采集界面 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（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)的仿真實現(xiàn)，限于仿真環(huán)境，在這里只給出信號仿真，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（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)計和仿真成功的基礎(chǔ)上，為了是系統(tǒng)運行穩(wěn)定，需要進行系統(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（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)的運行結(jié)果展示 本小節(jié)主要展示系統(tǒng)實際的運行截圖，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（論文） 27 全方位的對系統(tǒng)進行展示，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（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（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)實際，提出了自己的改進方案。本章還給出了系統(tǒng) labview 環(huán)境下實際的運行截圖和仿真波形，最后給出了系統(tǒng)的成功展示，總之系統(tǒng)設(shè)計完整、系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可以說系統(tǒng)設(shè)計取得了成功。 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（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)計性與耦合設(shè)計的可行性。接下來，應(yīng)用梁單元理論與有限元法推導(dǎo)出風(fēng)力機葉片的耦合控制系數(shù)與剛度的表達式。最后在 labview 環(huán)境下成功設(shè)計了一款葉片彎扭耦合測量軟件，現(xiàn)在得出以下幾點主要結(jié)論： 1) 對于大型風(fēng)力機葉片而言，靠玻璃鋼纖維來實現(xiàn)葉片耦合效果并不好，會增加葉片的重量與成本。混雜纖維葉片的剛度具有良好的可設(shè)計性，當(dāng)偏軸纖維在 15176。 ~25176。之間時，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 積比對葉片剛度與耦合系數(shù)有直接影響，但對葉片的層間應(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)計自適應(yīng)葉片，可以設(shè)計出重量既輕，又具 有高彎扭耦合性能的自適性葉片，同時結(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)計一種中軸鋪層方式，將其應(yīng)用于耦合葉片當(dāng)中 ，能進一步提高葉片的耦合性能。對基準(zhǔn)葉片和自適應(yīng)仿 生葉片的功率輸出特性進行了對比。結(jié)果表明，葉片大部分時間運行在工作風(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， 也不用失速或停機，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（論文） 31 本文只是對彎扭耦合基礎(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)力機的耦合關(guān)系是基于規(guī)則的梁單元的剛度設(shè)計理論，由于風(fēng)機葉片幾何形狀的復(fù)雜性，在實際情況耦合關(guān)系應(yīng)更為復(fù)雜，如何表達更靠近實際的葉片耦合關(guān)系需要進一步研究。 2) 由于葉片耦合響應(yīng)是在隨機風(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)計在實際風(fēng)機葉片中的應(yīng)用，通過實驗來檢測耦合效應(yīng)的真正效果，然而對于大型 風(fēng)力機而言，由于成本和實驗條件等其它諸多因素的限制，這很難真正得以實行。 3) 由于耦合設(shè)計要應(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)有的計算很難精確預(yù)測其性能，這對材料的應(yīng)用帶 來可靠性評估的困難。 （ 4）本文所設(shè)計的基于 labview 的葉片彎扭耦合測量軟件系統(tǒng)還只是初步上的功能，以后隨著科技的進步，該軟件的測量功能還將不斷發(fā)展進步。 華北電 力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 參考文獻 [1]阿瑟勞斯?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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