附件C：譯文


bladed理論手冊(cè)

3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)
在風(fēng)力機(jī)產(chǎn)業(yè)的早期階段，其設(shè)計(jì)是依據(jù)準(zhǔn)靜態(tài)空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，要么完全忽略，要么采用估計(jì)的動(dòng)力學(xué)放大系數(shù)。從70年代后期開始，在研究工作中開始考慮更可靠的動(dòng)態(tài)分析方法，主要的方法有兩個(gè)：有限元分析法和模態(tài)分析法。
標(biāo)準(zhǔn)的、商業(yè)化的有限元分析軟件的傳統(tǒng)應(yīng)用是用于處理結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題，然而用于風(fēng)機(jī)是不適宜的。這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)中一個(gè)部件的總位移，比如葉輪，與其它部件如塔架等有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)的有限元分析軟件只能用于分析這樣的結(jié)構(gòu)問題，其中的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在一個(gè)中間的未位移位置的附近。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，已經(jīng)研制的風(fēng)力機(jī)有限元模型專用于去解決這個(gè)問題。
大多用以作為設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)的風(fēng)力機(jī)動(dòng)力學(xué)模型的形式包括一個(gè)模型表達(dá)式。這種借鑒于直升機(jī)行業(yè)的方法具有這樣的主要優(yōu)點(diǎn)，它以相對(duì)少的自由度提供了一臺(tái)風(fēng)力機(jī)的可靠的動(dòng)力學(xué)表達(dá)方式。用來表達(dá)一臺(tái)特定風(fēng)力機(jī)模態(tài)的自由度數(shù)目及類型無疑將取決與該機(jī)器的構(gòu)型與結(jié)構(gòu)特性。
目前，主要因?yàn)樯婕暗接邢拊Ｐ偷膽?yīng)用將需要大量的計(jì)算機(jī)開銷，在用于風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)分析的動(dòng)力學(xué)建模范疇內(nèi)該技術(shù)的狀況直接地取決于有限自由度模態(tài)模型的應(yīng)用。在Bladed中的風(fēng)力機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的表達(dá)方式是基于模態(tài)模型。
3.1模態(tài)分析
因?yàn)轱L(fēng)力機(jī)葉片相對(duì)于塔架支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，描述其動(dòng)力學(xué)的方程式包含了帶有周期系數(shù)的項(xiàng)。這種周期性意味著作為一個(gè)完整機(jī)構(gòu)實(shí)體的運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)力機(jī)的模態(tài)特性計(jì)算是不可能醫(yī)用由商業(yè)版有限元軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)的本征分析法。
解決這個(gè)問題的一種辦法是利用Floquet分析法來確定周期性系統(tǒng)的模態(tài)特性。然而，由這樣的計(jì)算獲得的模態(tài)是復(fù)雜的而且不能直接用于被動(dòng)響應(yīng)分析。
一種可選用的解決方法是基于“部件模態(tài)合成”的應(yīng)用。這里風(fēng)力機(jī)中轉(zhuǎn)動(dòng)與不轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的模態(tài)特性是獨(dú)立計(jì)算的。然后在被動(dòng)響應(yīng)分析中，用適當(dāng)?shù)墓奖硎撅L(fēng)力機(jī)運(yùn)動(dòng)方程來耦合部件模態(tài)。Bladed中采用了這種方法。
3.1.1 葉輪模態(tài)
風(fēng)機(jī)葉輪的葉片是錐狀的，帶扭角的，因而氣振動(dòng)也是相當(dāng)復(fù)雜的現(xiàn)象。經(jīng)典的表示振動(dòng)的方法是通過正交法，非耦合的“正?！苯Y(jié)構(gòu)模態(tài)。每個(gè)模態(tài)用下列參數(shù)定義：