【摘要】：從重力調(diào)速型風(fēng)力機(jī)限速機(jī)構(gòu)側(cè)偏及回位機(jī)理角度出發(fā),以力矩動(dòng)態(tài)平衡為條件,采用Matlab編程軟件優(yōu)化選取出最優(yōu)傾角組合并通過搭建車載實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,研究分析斜鉸軸后傾角β'及側(cè)傾角β"的變化對(duì)整機(jī)側(cè)偏性能的影響,也將會(huì)為今后限速機(jī)構(gòu)參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)及葉素理論,將風(fēng)輪側(cè)偏過程中葉片上的阻力及升力進(jìn)行分解,推導(dǎo)出風(fēng)輪側(cè)偏力矩M_P。考慮到風(fēng)輪尾流對(duì)尾翼受力的影響,引入氣流相對(duì)于尾翼平面上的攻角α,得到尾翼氣動(dòng)力F_v相對(duì)于斜鉸軸的氣動(dòng)力矩M_(sv)和偏轉(zhuǎn)軸的氣動(dòng)力矩M_(zv)及尾翼重力回位力矩M_b。指出限速機(jī)構(gòu)側(cè)偏的研究重點(diǎn)在于側(cè)偏時(shí)力矩之間動(dòng)態(tài)平衡的過程。在β'≤β"及β'β"傾角結(jié)構(gòu)中選擇4組傾角組合作為結(jié)構(gòu)傾角初選數(shù)據(jù),利用Matlab編程軟件繪制出力矩M_p及M_b隨風(fēng)輪側(cè)偏角度改變的變化曲線圖,引入φ臨界的概念,從力矩曲線變化趨勢上初步判定β'β"結(jié)構(gòu)是可取的,可以保證重力調(diào)速型風(fēng)力機(jī)在較大的風(fēng)輪側(cè)偏角范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。提出限速機(jī)構(gòu)參數(shù)的選取原則,給定風(fēng)力機(jī)本體結(jié)構(gòu)初始重要設(shè)計(jì)尺寸:風(fēng)輪前伸距離f為0.12m、偏心距ε為0.045m。聯(lián)立公式M_p及M_b,推導(dǎo)出風(fēng)輪前伸距離f、偏心距ε、后傾角β'、側(cè)傾角β"與φ臨界之間的關(guān)系為臨界,可以得到最優(yōu)側(cè)偏工況下φ臨界為69.44°。在β'β"結(jié)構(gòu)中,1°≤β'≤12°及1°≤β"≤12°范圍內(nèi),將66組(β',β")傾角組合分別代入Matlab編程軟件中依次求解不同傾角組合下的φ臨界值,計(jì)算結(jié)果表明在(12,5)及(8,3)組合下,φ臨界為67.26°及69.39°,較為接近最優(yōu)側(cè)偏工況下φ臨界69.44°,故在β'β"結(jié)構(gòu)中已優(yōu)化選取出(12,5)及(8,3)兩組合理的傾角組合。通過搭建車載實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:β'≤β"結(jié)構(gòu)下,限速機(jī)構(gòu)出現(xiàn)提前或滯后側(cè)偏的狀況,易造成風(fēng)力機(jī)出現(xiàn)順槳或飛車現(xiàn)象;β'β"結(jié)構(gòu)下,找到一組傾角組合為(12,5)使得功率較為接近額定功率,間接證明從側(cè)偏機(jī)理公式角度出發(fā),以力矩動(dòng)態(tài)平衡為條件,尋找出優(yōu)化結(jié)果的途徑及方法是可靠的。為了探尋單獨(dú)改變后傾角β'及側(cè)傾角β"情況下對(duì)風(fēng)力機(jī)側(cè)偏及回位性能的影響,調(diào)節(jié)后傾角值為4°、6°、8°、10°、12°,側(cè)傾角值為1°、2°、3°、4°、5°進(jìn)行車載實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明:單獨(dú)改變后傾角β'情況下,存在一個(gè)臨界后傾角,使得在一定區(qū)域內(nèi),發(fā)生側(cè)偏時(shí)所對(duì)應(yīng)風(fēng)速的大小隨著后傾角β'的增大而增大,當(dāng)超過臨界后傾角后,而是隨著后傾角β'的增大而減小。單獨(dú)改變側(cè)傾角β"情況下,側(cè)偏時(shí)所對(duì)應(yīng)風(fēng)速的大小隨著側(cè)傾角β"的增大而增大,呈正相關(guān)關(guān)系;風(fēng)力機(jī)穩(wěn)定側(cè)偏時(shí)的輸出功率隨著側(cè)傾角β"的增大而增大,這是重力調(diào)速型風(fēng)力機(jī)工作運(yùn)行過程中的主要特征。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2727911