风电叶片功-噪-刚度协同优化方法

图书信息

作者：马剑龙,吕文春著著

出版社：科学出版社

定价：270.00

ISBN：9787030777331

出版时间：2026-02-01

分类：图书,行业职业,工业技术,电子、电工

商品介绍

目录

前言

第1章绪论1

1.1翼型凹变研究的意义和产业背景1

1.2国内外研究现状及发展动态2

1.2.1气动性能方面2

1.2.2气动噪声方面2

1.2.3结构安全方面3

1.3迫切需要解决的关键科技问题及翼形凹变的应用前景4

1.3.1迫切需要解决的关键科技问题4

1.3.2应用前景4

参考文献5

第2章基础理论7

2.1空气动力学理论7

2.1.1基本概念7

2.1.2贝兹理论9

2.1.3叶素-动量理论10

2.1.4涡理论12

2.2气动声学理论13

2.2.1基本概念13

2.2.2声全息法17

2.2.3波束形成法22

2.3结构动力学理论25

2.3.1基本概念25

2.3.2模态叠加法29

2.3.3模态截断法29

2.3.4邓克利法30

2.3.5瑞利法30

2.3.6里茨法31

2.3.7矩阵迭代法32

2.3.8子空间迭代法33

2.3.9假设模态法34

2.3.10集中质量法35

2.3.11模态综合法35

2.3.12加权残数法35

2.3.13传递矩阵法36

2.3.14有限元法36

第3章翼型凹变的设计与实现方法37

3.1翼型凹变想法提出的理论基础38

3.2翼型凹变形式的确定39

3.2.1凹变位置初选40

3.2.2壁型曲线的确定42

3.3凹变参数的确定43

3.3.1凹变叶片建模43

3.3.2计算建模44

3.3.3网格划分45

3.3.4湍流模型及控制方程47

3.3.5计算结果对比和参数确定48

参考文献51

第4章翼型凹变对叶片做功能力的影响及优化方法52

4.1凹变结构的参数对叶片做功能力的影响52

4.1.1凹槽结构参数列选52

4.1.2气动性能测试52

4.1.3计算模型的可靠性验证55

4.1.4叶片功率测试结果对比分析57

4.1.5叶片做功能力模拟结果对比分析58

4.2翼型凹变对叶片输出功率影响的作用机理61

4.2.1不同翼型凹变几何特征气动性能对比分析61

4.2.2试验分析77

4.2.3不同风向角下凹变对功率与叶表压力的影响93

4.2.4翼型凹变对湍流动能与湍涡耗散的影响特征103

4.2.5翼型凹变对流场影响研究结果及验证116

4.2.6动态风载下凹变叶片压力分布计算分析119

4.2.7动态风载下凹变叶片尾迹涡量场计算分析126

4.3优化方法讨论133

参考文献134

第5章翼型凹变对叶片辐射噪声的影响及优化方法135

5.1风力机辐射噪声研究现状136

5.1.1低频噪声研究现状136

5.1.2来流湍流噪声研究现状137

5.1.3翼型自噪声研究现状137

5.2翼型凹变对风轮气动噪声影响的试验研究139

5.2.1实验设备及实验方案139

5.2.2风洞背景声测试143

5.2.3叶片声特征测试结果对比144

5.2.4翼型凹变对叶片气动噪声的影响158

5.2.5声学计算方案和计算模型可靠性验证164

5.2.6动态风载下翼型凹变对尾迹声场的影响166

5.3翼型凹变对叶片辐射噪声影响的作用机理175

5.3.1翼型凹变降低风轮低频噪声的原因分析175

5.3.2翼型凹变降低风轮高频噪声的原因分析180

5.3.3翼型凹变对声源位置影响的原因分析188

5.4优化方法讨论190

参考文献191

第6章翼型凹变对叶片结构刚度的影响及优化方法193

6.1风力机叶片结构刚度问题研究现状193

6.2翼型凹变对叶片结构刚度的影响197

6.2.1模态测试与分析197

6.2.2结构动态响应测试与分析200

6.2.3刚度获取方案206

6.2.4翼型凹变对叶片结构刚度的影响207

6.3翼型凹变对叶片振频及叶尖位移影响分析208

6.3.1翼型凹变对叶片振动频率的影响208

6.3.2翼型凹变对叶尖位移的影响211

6.3.3关联性分析214

6.4翼型凹变对叶片结构刚度影响的作用机理215

6.5基于等效刚度法优化的翼型凹变对叶片刚度的影响223

6.5.1等效刚度法优化的引入223

6.5.2变截面悬臂梁的等效刚度法优化225

6.5.3计算案例228

6.5.4模拟分析230

6.5.5基于优化后等效刚度法计算的凹变叶片前后刚度对比233

6.6优化方法讨论235

参考文献235

第7章叶片功-噪-刚度协同优化方法可行性检验238

7.1风电叶片功-噪-刚度协同优化方法及技术路线238

7.1.1翼型凹变对叶片输出功率的影响方面238

7.3.2翼型凹变对叶片辐射声压的影响方面241

7.1.3翼型凹变对叶片刚度的影响方面241

7.3.4关键技术和解决方案243

7.2叶片功-噪-刚度-协同优化方法可行性检验247

7.2.1功-噪-刚度协同优化机制构建247

7.2.2叶片协同优化方法的可行性检验247

7.3功-噪-刚度协同优化机制解析252

7.3.1流场控制机制：延迟分离与降低湍流度252

7.3.2声场抑制机制：削弱尾缘脉动压力253

7.3.3结构增强机制：刚度提升与阻尼优化253

7.4结论254

附录(专业术语)255

附录1255

附录2256

附录3257

附录4258

附录5259

附录6260

内容简介

本书深入地介绍了一种风电叶片功率、噪声、刚度的协同优化方法。本书引入翼型凹变理论，对风电叶片尾缘吸力面进行合理的凹形改造，确定了很优的凹变形式；分析了翼型凹变对叶片做功能力、噪声辐射以及结构刚度的影响和机理，在此基础上提出了一种基于功率、噪声、刚度的风电叶片协同优化设计方法。本书包含了笔者在风电领域多年的研发成果和经验。特别是风力机的翼型设计、气动和结构设计、稳定性分析、流场测试、风洞实验等方面内容。

本书可供风电工程师、风电设计人员参考。