風力發(fā)電機葉片結構設計與動力學

定　價：￥88.00

作　者：	鄭玉巧，張巖，魏泰著
出版社：	華中科技大學出版社
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ISBN：	9787568081528	出版時間：	2022-06-01	包裝：
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內容簡介

　　全書內容主要包括，河西地區(qū)風況下葉片載荷模型的構建、河西地區(qū)風力三維空間分布的風特性數(shù)值模擬與重構；旋轉葉片剛柔耦合動力學模型非線性問題求解方法、構建復雜風況下葉片剛柔耦合動力學模型；復合材料葉片的模型建立及靜力學、風切變、塔影效應及氣動彈性對葉片結構動力學的影響；覆冰對葉片氣動性能的影響，西北區(qū)域準三維結冰葉片有限元建模方法；激勵載荷與葉片動力學響應、復合材料葉片多向損傷協(xié)同演化模型的建模。葉片模態(tài)參數(shù)提取及靈敏度分析，風力機復合材料葉片模態(tài)靈敏度及穩(wěn)健性優(yōu)化、基于Kriging模型的葉片結構穩(wěn)健性優(yōu)化，風力機塔筒*優(yōu)拉丁方試驗，基于均勻設計的風力機塔筒結構參數(shù)優(yōu)化，風電機組故障過程建模及監(jiān)測理論及應用。

作者簡介

　　鄭玉巧，女，1977年7月生，工學博士，副研究員，博士研究生導師。2013年9月-2014年6月東南大學機械學院進行交流學習一年，2016年12月-2017年12月獲國家留學基金委資助赴美國密西根大學（安娜堡分校）吳賢銘制造研究中心進行交流學習一年。近年來先后主持國家自然科學基金2項“河西地區(qū)風況下風力機葉片的剛柔耦合顫振動力學問題研究”、“西北典型風資源環(huán)境下變剛度風力機葉片結構性能退化機理研究”，甘肅省自然科學基金“多因素耦合作用下風力機葉片剛柔耦合動力學研究”、蘭州市人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目：“面向機械裝備運維的健康評估與智能決策優(yōu)化”，蘭州市科技局計劃項目“兆瓦級水平軸風力發(fā)電機組設計關鍵技術研究”、“面向循環(huán)經(jīng)濟的再制造系統(tǒng)優(yōu)化設計及產業(yè)化研究”等項目的研究工作；以第一作者在《中南大學學報》、《上海交通大學學報》、《東南大學學報》、《太陽能學報》、《北京理工大學學報》、《南京航空航天大學學報》、《動力學與控制學報》等國內外學術期刊發(fā)表論文30余篇；以第一完成人獲甘肅省教育廳科技進步獎一等獎1項、二等獎2項、甘肅省機械工程學會科學技術獎等各類獎項5項；實用新型專利1項。

圖書目錄

目錄
第1章西部風資源特點(1)
1.1風資源評估(1)
1.1.1測風塔實際選點具體要求(1)
1.1.2風向(2)
1.1.3風速(2)
1.2風資源評估基礎理論(2)
1.2.1威布爾分布模型(3)
1.2.2瑞利分布模型(3)
1.2.3參數(shù)估計法(4)
1.2.4*小二乘法(4)
1.2.5極大似然估計法(5)
1.2.6風速擬合相關系數(shù)(6)
1.2.7平均風能密度和有效風能密度(6)
1.2.8風能參數(shù)實驗指標值計算(7)
1.3風況及風特性分析(8)
1.3.1玫瑰圖(8)
1.3.2垂直風切變及其分析方法(8)
1.3.3風速估計參數(shù)設計求解流程(10)
1.3.4風速分布參數(shù)估計實例(11)
1.3.5標準高度處風速分布(11)
本章參考文獻(13)
第2章微觀選址案例分析(15)
2.1測風塔概況(15)
2.1.1測風塔代表性分析(15)
2.1.2測風塔代表年選擇(15)
2.2數(shù) 據(jù) 檢驗(15)
2.2.1完整性檢驗(16)
2.2.2合理性檢驗(16)
2.3不合理數(shù)據(jù)和缺測數(shù)據(jù)處理(17)
2.3.1缺測數(shù)據(jù)的處理(17)
2.3.2不合理數(shù)據(jù)的處理(17)
2.4風電場北部區(qū)域輪轂高度處風資源分析(17)
2.4.1平均風速和風功率密度(17)
2.4.2風速頻率和風能頻率分布(20)
2.4.3風向頻率及風能密度頻率分布(21)
2.5風電場場址空氣密度(24)
2.6風電場區(qū)50年一遇*大風速計算(26)
本章參考文獻(27)
第3章風速模型(29)
3.1葉片風載荷數(shù)學評價方法及其與風力發(fā)電機組間的相互作用關系(29)
3.2風速模型(30)
3.2.1Kaimal湍流模型(30)
3.2.2風剪切模型(32)
本章參考文獻(33)
第4章風力發(fā)電機葉片載荷模型(35)
4.1葉片簡介(35)
4.2葉片坐標系(36)
4.3葉片載荷來源(37)
4.3.1空氣動力載荷(38)
4.3.2重力載荷(38)
4.3.3離心力載荷(39)
4.4葉片幾何模型(40)
本章參考文獻(44)
第5章葉片氣動外形計算模型(46)
5.1葉片氣動設計理論(46)
5.1.1貝茨理論(46)
5.1.2動量理論(48)
5.1.3葉素理論(49)
5.1.4葉素動量理論(51)
5.1.5渦流理論(51)
5.1.6塔影效果(52)
5.2葉片翼型參數(shù)及分析(52)
5.2.1翼型幾何參數(shù)(53)
5.2.2翼型氣動參數(shù)(54)
5.2.3作用于運動葉片上的力(54)
5.2.4升力系數(shù)與阻力系數(shù)(55)
5.2.5俯仰力矩系數(shù)(56)
5.2.6雷諾數(shù)(56)
5.2.7翼型表面粗糙度(57)
5.2.8馬赫數(shù)(57)
5.2.9葉片翼型選擇及其坐標分布(57)
5.2.10葉片翼型外形數(shù)據(jù)的獲取(58)
5.2.11葉片翼型氣動數(shù)據(jù)的獲取(59)
5.2.12葉片主要功率產生區(qū)翼型S82524氣動特性分析(59)
5.3Wilson葉片設計法(61)
5.3.1普朗特修正模型(62)
5.3.2Glauert修正和Wilson修正因子(64)
5.4葉片梢部損失和根部損失修正(65)
5.5偏斜氣流修正(65)
5.6計算模型實例(66)
5.6.1弦長、扭角計算流程(66)
5.6.2扭角、弦長計算結果及其修正(67)
本章參考文獻(69)
第6章葉片有限元建模(71)
6.1葉片結構設計簡介(71)
6.1.1層合板結構設計原則(71)
6.1.2層合板設計方法(73)
6.1.3層合板強度校核準則(77)
6.1.4葉片結構及材料選擇(78)
6.2葉片鋪層設計(79)
6.2.1葉片材料力學性能(79)
6.2.2葉片參數(shù)化模型的構建(80)
本章參考文獻(84)
第7章葉片尾緣結構設計(86)
7.1葉片靜強度校核(86)
7.1.1靜強度試驗(86)
7.1.2靜強度校核(87)
7.1.3葉片尾緣失效分析(90)
7.2不同工況下葉片氣動力、氣動剪力、彎矩的分布情況(90)
7.2.1葉片撓度(92)
7.2.2雙向布鋪層厚度(93)
7.2.3單向布鋪層厚度(93)
7.2.4夾芯層厚度(93)
7.2.5葉根增強層厚度(95)
7.3葉片結構計算結果與分析(96)
7.4葉片尾緣結構優(yōu)化(99)
7.4.1尾緣建模(99)
7.4.2尾緣結構優(yōu)化(100)
本章參考文獻(102)
第8章復合材料葉片的結構優(yōu)化(104)
8.1遺傳算法(104)
8.1.1遺傳算法簡介(104)
8.1.2葉片結構優(yōu)化(106)
8.1.3遺傳算法過程(106)
8.1.4遺傳算法對約束條件的處理(106)
8.2葉片外形參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型的建立(107)
8.2.1確定的設計變量情況(107)
8.2.2確定優(yōu)化目標(108)
8.2.3設計的適應度函數(shù)(108)
8.3葉片氣動性能優(yōu)化設計程序(109)
8.4優(yōu)化結果分析(109)
8.5葉片結構優(yōu)化數(shù)學模型(111)
8.5.1構建質量*小的葉片優(yōu)化數(shù)學模型(112)
8.5.2鋪層優(yōu)化設計計算(113)
8.5.3葉片主梁結構優(yōu)化模型(114)
8.6柔性葉片氣動、結構參數(shù)耦合優(yōu)化(117)
8.6.1優(yōu)化設計的建模(117)
8.6.2氣動與結構優(yōu)化計算(118)
本章參考文獻(119)
第9章葉片模態(tài)參數(shù)提取及靈敏度(121)
9.1風力發(fā)電機葉片模態(tài)分析(121)
9.2葉片模態(tài)靈敏度(123)
9.2.1模態(tài)靈敏度(123)
9.2.2葉片模態(tài)(124)
9.2.3葉片模態(tài)靈敏度(124)
9.3風力發(fā)電機葉片結構參數(shù)優(yōu)化(127)
9.3.1優(yōu)化設計方案(127)
9.3.2優(yōu)化結果及分析(128)
本章參考文獻(129)
第10章葉片結構穩(wěn)健性(131)
10.1Kriging模型建模理論(131)
10.1.1基于實驗設計Kriging近似模型(131)
10.1.2基于Monte Carlo（蒙特卡羅）方法模擬穩(wěn)健性參數(shù)(132)
10.2葉片鋪層參數(shù)穩(wěn)健性優(yōu)化(133)
10.2.1葉片鋪層參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型(133)
10.2.2葉片結構傳統(tǒng)優(yōu)化算例1(134)
10.2.3葉片結構穩(wěn)健性優(yōu)化算例2(136)
10.2.4結果分析與討論(137)
本章參考文獻(140)
第11章準三維結冰葉片有限元建模方法(142)
11.1葉片結冰理論簡介(142)
11.1.1結冰氣象條件(142)
11.1.2結冰類型(142)
11.1.3影響葉片結冰的主要因素(143)
11.2準三維結冰葉片有限元建模(144)
11.2.1二維翼型結冰計算方法(144)
11.2.2各關鍵截面結冰形態(tài)(150)
11.3葉片靜力學特性(154)
11.3.1葉片靜力學分析(154)
11.3.2初始條件設置(154)
11.3.3結果分析(156)
本章參考文獻(157)
第12章覆冰對葉片氣動性能的影響(159)
12.1二維結冰計算方法(159)
12.1.1驗證方法(159)
12.1.2NACA 4409翼型網(wǎng)格劃分(160)
12.1.3驗證結果分析(160)
12.1.4結冰翼型氣動性能預測(161)
12.2結冰葉片模型(164)
12.2.1GL 2010規(guī)范指定結冰質量(164)
12.2.2葉片結冰質量計算方法(165)
12.3葉片穩(wěn)態(tài)載荷計算(167)
本章參考文獻(170)
第13章風力發(fā)電機葉片流固耦合分析及穩(wěn)定性分析(172)
13.1葉片運動學微分方程(172)
13.2流固耦合環(huán)境下的葉片響應分析(174)
13.2.1建立流固耦合流場計算模型(174)
13.2.2流場網(wǎng)格的劃分(174)
13.2.3流固耦合的邊界條件設置方法(175)
13.2.4流固耦合數(shù)值模擬結果及分析(175)
13.3葉片屈曲穩(wěn)定性(179)
13.3.1葉片屈曲理論(179)
13.3.2屈曲穩(wěn)定性分析方法(180)
13.3.3屈曲穩(wěn)定性分析結果與討論(180)
本章參考文獻(183)
第14章風力發(fā)電機葉片振動響應分析(184)
14.1葉片模態(tài)分析(184)
14.1.1葉片材料參數(shù)和約束(184)
14.1.2網(wǎng)格劃分(185)
14.1.3分析類型及求解選項設置(186)
14.2葉片預應力模態(tài)分析結果與討論(187)
14.3結冰葉片模態(tài)分析(190)
本章參考文獻(194)
第15章風力發(fā)電機葉片動力學分析及疲勞分析(196)
15.1葉片動力學特征方程(196)
15.2葉片振動諧響應分析(197)
15.2.1諧響應分析基本流程(197)
15.2.2葉片振動諧響應分析(198)
15.3葉片疲勞壽命(199)
15.3.1線性疲勞累計損失理論(200)
15.3.2葉片疲勞載荷譜(201)
本章參考文獻(205)