水平轴风力机典型构件的动力学建模及振动特性分析的任务书.docx

水平轴风力机典型构件的动力学建模及振动特性分析的任务书
一、任务背景
随着国家对可再生能源的重视和提倡，风能作为一种绿色、清洁、可再生的能源，使用也越来越广泛。其中，水平轴风力机是一种比较常见的风能利用设备。由于其运转特点，水平轴风力机存在一定的振动问题，对其振动特性进行分析和研究，有助于提高其性能和可靠性。
二、任务目标
本次任务的目标是对水平轴风力机的典型构件进行动力学建模，并对其振动特性进行分析，探究其振动机理和规律，为优化设计和运行维护提供科学依据。
具体任务包括：
1.对水平轴风力机的典型构件进行动力学建模，包括风轮、叶片、主轴等部件，建立其数学模型；
2.根据数学模型，分析水平轴风力机在不同载荷下的动态响应，计算出其振动特性，如振动模态、自然频率、阻尼比、振动幅值等；
3.将数学模型和振动特性进行仿真分析，绘制出相应的振动模态图、频率响应曲线和时域波形图；
4.基于分析和仿真结果，提出相应的优化建议，帮助提高水平轴风力机的性能和可靠性。
三、任务步骤
1.研究水平轴风力机的工作原理和结构特点，了解各部件功能及其相互作用关系；
2.建立水平轴风力机的数学模型，包括刚体运动、弹性变形、风荷载等因素；
3.采集水平轴风力机在不同载荷下的实测数据，包括旋转角度、速度、加速度等；
4.分析实测数据，计算出水平轴风力机的振动特性，如自然频率、阻尼比、振动模态等；
5.基于数学模型和振动特性，进行仿真分析，并绘制出相应的振动模态图、频率响应曲线和时域波形图；
6.根据分析和仿真结果，提出相应的改进建议和优化方案；
7.书写任务报告，总结研究成果，提出相应的结论和建议。
四、任务时间和负责人
本次任务周期为2个月，由机械工程专业的研究生负责完成。
五、任务成果
1.水平轴风力机典型构件的动力学建模结果，包括数学模型和参数表格；
2.水平轴风力机不同载荷下的振动特性研究报告，包括振动模态图、频率响应曲线和时域波形图；
3.针对水平轴风力机振动问题的优化建议和改进方案；
4.研究报告，包括研究背景、目的、方法、结果、结论和建议。
六、参考文献
1.熊辉.水平轴风力机结构力学分析[D].华南理工大学,2015.
2.刘昆,庆海滨.水平轴风力机振动特性研究综述[J].能源技术传递,2012,31(1):59-62.
3.李赟,张军.风力机叶片及其复合材料应用研究进展[J].机械工程材料,2015(9):31-33.
4.郝泽洋.风力机风轮设计优化与疲劳分析[D].同济大学,2018.
5.王伟,王丰.基于ANSYS的风力发电机组结构分析与优化[J].全球能源互联网和可持续能源,2018,1(3):33-37.