变截面变转速旋转叶片的非线性动力学研究的任务书.docx

变截面变转速旋转叶片的非线性动力学研究的任务书
任务书
一、研究背景与目的
在现代航空、能源、机械等领域中，风能转换设备一直都是一个热门研究的主题。风能转换设备主要是指风电机组的叶片构造。近年来，随着技术的不断进步和商业化运行的需求，风电机组的叶片也逐渐发展成了一种具有复杂形状和复合材料加工技术的工程结构。
然而，对于风能转换设备的叶片结构来说，在运行过程中，由于受到外部风力的影响，叶片的截面形状和转速都会发生变化，从而引起非线性的动力学特性。因此，研究叶片的变截面变转速的非线性动力学特性对于提高风能转换设备的性能和动力学行为至关重要。
本次任务的主要研究目的是探究叶片变形与转速的非线性耦合动力学特性，以明确风能转换设备叶片的受力机理与动力行为，并为提高风能转换设备的性能奠定理论基础。
二、研究内容和方法
（一）研究内容
本次任务的研究内容为基于动力学理论对风能转换设备的叶片变截面变转速特性进行研究，主要包括以下方面：
1.建立叶片的变截面变转速非线性动力学模型，分析其受力特性和动力学行为。
2.分析叶片截面形状和转速变化对叶片的振动特性和动力学行为的影响。
3.探究风能转换设备叶片非线性动力学特性的演化规律，并建立其动力学行为的分析方法和数学模型。
4.利用理论计算和数值模拟方法，进行叶片的优化设计和性能优化。
（二）研究方法
本次任务的研究方法主要是采用理论分析、计算模拟和试验分析相结合的研究方法，进行叶片变截面变转速非线性动力学特性的探究和分析。
1.理论分析：采用动力学理论，建立风能转换设备叶片变截面变转速的非线性动力学模型，并通过解析式和数学分析的方法，推导出叶片的非线性动力学方程。
2.计算模拟：利用计算机数值模拟方法，对建立的非线性动力学模型进行计算分析，从而得到叶片在不同工况下的振动特性、动力学行为和应力分布情况等。
3.试验分析：通过实验测试获取叶片振动特性、动力学行为和应力分布情况等相关数据，进一步验证和修正理论计算和数值模拟结果。
三、预期成果及意义
（一）预期成果
1.建立风能转换设备叶片变截面变转速非线性动力学模型，并推导出叶片的非线性动力学方程。
2.探究叶片截面形状和转速变化对叶片的振动特性和动力学行为的影响。
3.建立分析风能转换设备叶片非线性动力学特性的分析方法和数学模型。
4.利用理论计算和数值模拟方法，进行叶片的优化设计和性能优化。
5.研究成果发表在国际期刊或会议上，或管理部门鉴定。
（二）意义
1.揭示风能转换设备叶片的受力机理和动力学行为，为风能转换设备的优化设计和性能优化提供理论基础和技术支撑。
2.为航空、能源、机械等领域的风能转换设备制造企业提供技术支持和参考。
3.对于促进中国风能产业的发展和提升我国在航空、能源、机械等领域的核心竞争力具有重要意义。
四、任务组织与安排
（一）研究组成员及职责分工
组长：负责组织任务实施、任务进度控制、研究成果总结撰写等。
主要研究员：负责叶片变截面变转速非线性动力学模型的建立，以及数学模型和分析方法的探究。
副组长：负责计算模拟和试验分析工作。
研究助理：负责任务的协调和管理工作。
（二）任务进度安排
任务期限：8个月。
1.第1-2个月：理论研究。
2.第3-4个月：计算模拟。
3.第5-6个月：试验分析。
4.第7-8个月：成果总结撰写和项目报告。
五、预算及经费管理
1.预算总额：30万元。
2.经费管理：
（1）经费使用应符合相关政策和法律法规的规定；
（2）项目实施中，各项经费应按照经费管理制度严格执行，做到公开、公正、公开透明；
（3）对于经费使用不当、造成损失的，应承担相应的法律责任。
六、参考文献
[1]HolménSO,etal.NonlinearDynamicsofRotorBladeswithVariableCurvatureandTwist[J].JournalofSoundandVibration,2005,280(3):139-160.
[2]WangL,etal.NonlinearDynamicAnalysisoftheSmartBlade[J].NonlinearDynamics,2017,88(3):1433-1447.
[3]ZhangJ,etal.NonlinearDynamicAnalysisofRotorBladeswithLargeDeflectioninDisplacingLoads[J].JournalofVibrationandShock,2016,35(9):1-6.
[4]NingXY,etal.NonlinearDynamicCharacteristicsofLargeWindTurbineBlades[J].JournalofVibrationandShock,2017,36(2):