学科前沿系列知识讲座结课报告(力学)
《学科前沿学习报告》
《学科前沿学习报告》土木工程学院工程力学101班xx学号：202x110121xx力学是人类认识自然的重要手段，当人类还不会说话的时候就已经在应用力学了。
这个世界小到分子大到宇宙都充斥着各种各样的力，当今社会的尖端科技更是离不开力学。
我们从海洋流发电viv驱动的水动力学问题说起。
在传统能源供应日趋紧张，地球环境日益恶化的今天，开发清洁无污染的可再生能源是大势所趋。
海洋能是众多可再生能源中的一种，其能量蕴藏丰富，形式多种多样，如潮汐能、波浪能、海流能、温差能等。
海洋波浪能是现今世界各国海洋能开发研究的热点与重点，英国、挪威、日本、美国等都在进行波浪能发电装置的试验与示范工作。
涡激振动（vortex-inducedvibration，简称viv）是工程中常见的重要现象。
在来流作用下，结构的尾迹中旋涡以一定频率交替脱落，产生周期振荡的升力，导致结构以一定的频率和振幅振动。
在一定流速下，旋涡脱落频率接近结构固有频率时，结构会发生共振造成破坏。
涡激共振的预报和抑制对工程结构稳定和安全有重要意义。
viv中结构与尾迹相互作用，是个非常复杂的问题。
流动具有很强的非线性特征结构的运动使尾迹流动性态与非振动结构的尾迹大不相同。
这种流场变化和流固耦合作用的复杂性及规律，目前主要依靠实验研究获得，而通过dns方法精细刻画这些过程则因为受计算量等的限制遇到很多困难，现有的大部分研究成果局限于中低re数情况，很难满足实际工程需求。
计算力学的发展与展望。
计算力学是计算机科学、计算数学与力学学科相结合的产物。
随着计算机软硬件技术的快速发展，计算力学也得到了迅速发展，成为力学工作者和工程技术人员解决自然科学和工程实践中力学问题的重要手段。
数值计算方法最早成员应为有限差分法有限差分法从数学的角度用差分代替微分，将力学中的微分方程转化为代数方程，从而大大拓宽了力学学科的应用范围;有限元法的问世促进了计算力学的发展。
有限元法建立了计算模型、离散方法、数值求解和计算机程序实现的统一方法，通过变分原理将原问题的泛函转化成代数方程进行求解;20世纪70年代初出现了边界元法，对于分析某些工程实际问题，边界元法具有其突出的优点。
(完整)学科前沿讲座总结,推荐文档
学科前沿系列讲座小结专业：飞行器适航技术班级：01071401学号：2014300465姓名：陈昌浩日期：12月20日光阴似箭，日月如梭，转眼之间我已经成为了一名大三的学生。
在大一大二充分学习了基础学科知识以后，终于在大三能接触到专业相关的课程。
在前两年的基础知识学习过程中，我对航空专业的发展方面和前景以及研究方向各方面其实并不十分了解，但是学科前沿讲座给了我机会让我了解到更多本学科的一些先进技术，让我对航空系统中电子系统的领域有了更多更全面的认识，同时也给了我很大的启发，让我燃起了斗志，为航空事业的前沿科学研究贡献自己的力量，在短短的四周课时时间里，学校为我们先后安排了四位赫赫有名的教授，有姜洪开教授，宋东教授，张安教授和马存宝教授。
由于时间限制和我们有限的知识水平，老师们都从大处着眼，为我们大概介绍了他们的研究方向和内容，同时还简单向我们介绍这些研究将来的实际意义，以及和我们飞行器适航专业的联系。
在每次短短的两小节课中我都被他们研究的这些东西深深吸引着。
也许理论上逻辑上的很专业的知识，我们没有学到多少，但老师们利用不到两个小时的时间，就基本上将一个新的领域在我们的脑海中勾勒了出来，使我们真正了解到与工程实际应用有直接联系的科学研究。
虽然好多东西以我现在的水平还不能弄懂，但却让我看到我们航空专业的前景——只要努力学好知识，总有用武之地的。
通过这些课程，我收获颇多。
上课期间，老师们为我们讲述了火控系统、航空电子系统、飞机通信导航与雷达系统、飞机结构健康监测与深度学习这四方面的内容，在让我们大开眼界的同时，也让我们对这些研究产生了浓厚的兴趣。
第一堂课张安老师为我们讲了火控系统，张安老师是航空学院综合技术与控制工程系的教授，张老师对火控系统的了解相当深入，从火控系统的发展历史给我们讲起，武器火控系统是控制武器自动或半自动地实施瞄准与发射的装备的总称。
武器火力控制系统的简称。
现代火炮、坦克炮、战术火箭和导弹、机载武器(航炮、炸弹和导弹)、舰载武器(舰炮、鱼雷、导弹和深水炸弹)等大多配有火控系统。
前沿讲座课程报告
前沿讲座课程报告一、引言本篇报告就前沿讲座课程进行总结和回顾，该课程旨在向学生们介绍当前最新的科技和学术领域的发展动态，以促进他们的学术兴趣和知识深度。
通过参加这场课程，学生能够接触到各种领域的前沿知识和最新研究成果，从而更好地为自己的未来发展做准备。
以下是对几次讲座的简要总结和感想。
二、讲座一：人工智能的发展趋势本次讲座主要介绍了人工智能领域的发展趋势和应用前景。
讲座嘉宾是一位在人工智能领域具有丰富经验的专家，他向我们介绍了人工智能在医疗、交通、金融等多个领域的应用案例，并分享了他对人工智能未来发展方向的看法。
他指出，人工智能的发展正处于飞速的增长阶段，未来人工智能将在各个领域发挥更重要的作用。
他提到，人工智能在医疗领域的应用有望提高医疗诊断的准确率，使得疾病的早期筛查更加容易。
在交通领域，人工智能可以帮助优化交通流量，提高道路安全性。
而在金融领域，人工智能可以通过数据分析和预测，提高投资决策和风险控制的能力。
听完这次讲座，我对人工智能的前景有了更为清晰的认识。
我深刻感受到了人工智能对于社会发展的巨大潜力，也明确了自己在未来发展中需要关注和学习的方向。
三、讲座二：区块链技术解析区块链技术是近年来备受瞩目的新兴技术，本次讲座深入浅出地向我们介绍了区块链技术的原理和应用。
讲座嘉宾是一位在区块链领域具有丰富经验的开发者，他通过一系列生动的案例和实践，让我们更好地理解了区块链技术的工作原理和应用场景。
讲座嘉宾首先介绍了区块链的基本概念和由来，他解释了区块链是如何通过去中心化和分布式账本的方式，保证数据的安全性和可靠性。
随后，他重点介绍了区块链在数字货币、供应链管理和智能合约等方面的应用。
他还强调了区块链技术在数据隐私保护和信任建立方面的重要作用。
通过这次讲座，我对区块链技术有了更深入的了解。
我认识到区块链技术不仅仅是数字货币的基础，还有着广泛的应用前景。
我希望在未来的学习和研究中，能够深入探索和应用这一领域的知识。
学科前沿讲座学习心得
学科前沿讲座论文为期8个星期的学科前沿讲座已经结束了，在这8个星期之内，教授们分别讲了8个学科的知识，有：学科构成与半导体制造相关基础技术进展，高等材料力学，激光-万能的加工工具，制造装备，从概念到产品，旋转成形与纳米技术等等知识。
在这其中，我比较熟悉的是激光加工和制造装备这两部分的内容，自己也是对激光加工和制造装备这两部分内容比较感兴趣。
加工技术有很多，有传统的加工技术，也有特种加工技术，而我最感兴趣的就是激光加工了。
以前去工厂实习的时候，工厂有很多产品的加工就是采用激光加工的技术，因此我对激光加工技术也更加感兴趣了。
激光加工可以用于打孔、切割、电子器件的微调、焊接、热处理以及激光存储等各个领域，由于激光加工不需要加工工具，而且加工速度快，表面变形小，可以加工各种材料，已经在生产实践中愈来愈多地显示了它的优越性，所以很受人们的重视。
激光加工是利用光的能量，经过透镜聚焦，在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料的。
激光是可控的单色光，它强度高、能量密度大，可以在空气介质中高速加工各种材料，因此它的应用越来越广泛。
激光具有强度高，单色性好，相干性好和方向性好的优点。
常用的激光加工工艺有激光打孔，激光切割，激光刻蚀打标记等。
老师上课时也列举了激光加工的一些用途，如：非金属材料切割，特殊精密打标，激光三维实体打印等等。
激光切割和激光打标这些用途是我们相对比较熟悉的，而激光三维实体打印相对我们来说可能陌生一点，因为激光三维实体打印技术现在还没有普遍，这项加工技术还需要进一步的优化。
随着时间的推移，随着科学技术的发展，相信激光三维实体打印技术不久以后就会应用于人们日常生活。
激光可用于切割各种各样的材料。
它可以切割金属也可以切割非金属；它可以切割无机物也可以切割皮革之类的有机物；它可以切割玻璃、陶瓷和半导体等既硬又脆的材料也可以对细小部件作各种精密切割。
激光刻蚀打标记的加工工艺也很受人们的青睐。
力学学科讲座心得体会
在参与本次力学学科讲座的过程中，我受益匪浅，不仅对力学这一学科有了更深的理解，而且对自身的学习方法和思维方式也有了新的认识。
以下是我对本次讲座的几点心得体会。
首先，讲座让我认识到力学学科的重要性。
力学作为物理学的基础学科，是工程、建筑、航空航天等领域不可或缺的理论基础。
通过本次讲座，我明白了力学在各个领域的广泛应用，如桥梁设计、汽车制造、航空航天等，这些都离不开力学知识的支撑。
其次，讲座提高了我的理论素养。
在讲座中，讲师深入浅出地讲解了力学的基本概念、原理和方法，使我对力学有了系统性的认识。
例如，通过学习刚体平动、定轴转动和平面运动特征，我更加明白了力学在实际问题中的应用，如如何计算物体在受力情况下的运动轨迹。
再次，讲座培养了我的问题解决能力。
在讲座过程中，讲师针对一些实际问题进行了分析，并给出了相应的解决方案。
这使我学会了如何将实际问题转化为理论问题，从而运用力学知识去解决实际问题。
例如，在计算平面力对点的矩、力对轴的矩时，我学会了如何正确选取分离体，画出受力图，并运用平衡方程求解。
此外，讲座让我认识到力学学科的挑战性。
力学涉及到大量的数学计算和物理概念，需要我们具备较强的逻辑思维能力和数学能力。
在讲座中，讲师强调了力学学习中的难点和重点，使我明确了今后的学习方向。
以下是我对本次讲座的具体心得体会：1. 培养了抽象思维能力。
在讲座中，讲师将实际问题抽象为理论力学模型，使我学会了如何将实际问题转化为理论问题，提高了我的抽象思维能力。
2. 提升了绘图能力。
在讲座中，我学会了如何正确地画出受力图，这对我今后学习力学有很大的帮助。
3. 加深了对力学性质的理解。
通过讲座，我对力和力偶的性质有了更深刻的认识，为今后的学习打下了坚实的基础。
4. 学会了运用平衡方程解决实际问题。
在讲座中，讲师讲解了平衡方程的应用，使我能够运用这一方法解决一些力学问题。
总之，本次力学学科讲座让我收获颇丰。
在今后的学习中，我将继续努力，不断提高自己的理论水平和实践能力，为我国力学事业的发展贡献自己的力量。
力学前沿讲座心得体会
作为一名热爱科学的学生，我有幸参加了最近举办的力学前沿讲座。
这场讲座由我国著名的力学专家主讲，内容涵盖了力学领域的最新研究成果和发展趋势。
在这次讲座中，我收获颇丰，以下是我对讲座的一些心得体会。
一、讲座内容丰富，开拓了视野本次讲座内容涵盖了力学领域的多个方面，包括固体力学、流体力学、计算力学、非线性力学等。
专家以深入浅出的方式，为我们讲解了力学研究的最新进展，让我们对这些领域有了更全面的认识。
以下是我对讲座中几个重点内容的体会：1. 固体力学：讲座中介绍了固体力学在材料科学、航空航天、土木工程等领域的应用。
通过专家的讲解，我了解到固体力学在研究材料性能、优化结构设计等方面具有重要作用。
2. 流体力学：流体力学在能源、环境、生物医学等领域具有广泛应用。
讲座中，专家以生动的实例，展示了流体力学在解决实际问题中的巨大潜力。
3. 计算力学：随着计算机技术的飞速发展，计算力学在力学研究中发挥着越来越重要的作用。
讲座中，专家介绍了计算力学在解决复杂力学问题中的应用，以及未来发展趋势。
4. 非线性力学：非线性力学是力学研究中的一个重要分支，讲座中，专家以非线性振动、非线性动力学等问题为例，展示了非线性力学在解决实际问题中的独特优势。
二、讲座启发思考，激发兴趣在讲座过程中，专家们不仅介绍了力学领域的最新研究成果，还通过生动的实例和有趣的比喻，让我们对力学有了更深入的理解。
以下是我对讲座中几个启发思考的问题：1. 如何将力学理论应用于实际工程中？讲座中，专家们分享了将力学理论应用于实际工程中的经验，这为我们今后从事相关工作提供了有益的借鉴。
2. 如何将力学与其他学科交叉融合？讲座中，专家们指出，力学与其他学科的交叉融合是未来力学发展的趋势。
这为我们拓宽了视野，激发了我们对跨学科研究的兴趣。
3. 如何培养力学人才？讲座中，专家们强调了力学人才培养的重要性，并提出了相应的建议。
这为我们今后从事力学研究提供了指导。
三、讲座促进了交流，提升了自身素养参加这次讲座，我不仅学到了很多新知识，还结识了来自不同领域的同行。
学科前沿讲座总结体会
学科前沿讲座总结体会学科前沿讲座总结体会在科学技术和信息技术高速发展的今天，唯有不断学习、努力探索，我们才能跟上时代发展的脚步。
这学期学校为我们开设了“学科前沿讲座”这门课，主讲老师们向我们讲述了有关创新、生物计算机、物联网工程、Linux环境编译、Linux内核等等科技前沿的内容，让我对这些知识有了一定的了解，获益匪浅。
其中，有关物联网工程的内容给我留下了深刻的印象。
物联网（The Internet of things)是新一代信息技术的重要组成部分，它的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和通信，但是它的用户端扩展到了任何物品和物品之间。
我们知道，科技的发展在某种程度上是为了方便人类的生活，因此用户体验很重要，而应用创新正是物联网发展的核心，不得不说，物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
老师向我们介绍到，物联网的应用主要分为三种基本模式：对象的智能标签，环境监控和对象跟踪，对象的智能控制。
它把新一代IT 技术充分运用在各行各业之中，实现人类社会与物理系统的整合，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。
这些内容在我看来都充满了实际意义但又极具技术含量，我真真感受到了自身知识的严重缺乏，不断学习、大胆创新确实很重要。
科学前沿讲座旨在引导大家了解相关领域的学科前沿知识，更好地学习、思考。
所以要想进一步认识有关知识，我们必须靠主动学习。
我们可以根据自己感兴趣的课题，去查阅相关资料，来提高自己对该理论、该知识的认识。
通过这门课的学习，我的视野更加开阔了，我也明显感受到了自己现有知识多么的局限，自己在看待问题，分析、解决问题方面也存在很大的不足。
首先必须端正的是学习态度，其次是改进学习方法，了解创新，学会创新。
即使是一个点，也还有很多方面值得拓展和探索，作为新时代的大学生，学习与创新是我们的主要任务，想要取得满意的结果，我们所要做的就是倍加努力，不断汲取知识，积极探索，永不止步。
力学学科前沿讲座
学科前沿讲座力学与建筑工程学院工力-07-2班杨兰强力学的发展,以往、当今、今后都一直和社会的发展、其它自然科学和技术的发展紧密联系。
人们预计生命科学、材料科学和外太空技术将会在21世纪得到蓬勃发展。
笔者认为21 世纪力学的发展也有其特色。
随着纳米材料的产生和迅速的开发应用,纳米力学也应运而生。
纳米力学主要研究100nm 以下尺度上物质的行为和变化规律。
物质在纳米尺度上所具有的特殊效应、微尺度效应等导致了其特异的性能和行为。
人们对纳米力学行为的认识,目前主要通过试验观测和数值模拟等方法。
现行主要的模拟方法有分子动力学模拟、蒙特卡罗模拟等纳米力学计算方法。
一些学者提出了以量子力学为基础、多学科交叉、多层次融合发展纳米力学研究的设想。
目前纳米力学主要的分支有纳米晶体力学、纳米管力学和纳米压痕力学等。
纳米材料刚刚兴起,人们已在众多行业发现其广泛的用途和无可比拟的优越性。
专家预计在21 世纪,纳米材料将会带动材料科学蓬勃发展,使材料科学成为最有发展前景的学科之一。
随着纳米材料科学的发展,纳米力学也会不断发展。
同时,纳米力学的发展反过来也会促进和指导纳米材料的发学。
有专家预言,21 世纪是生命科学和生物工程的世纪。
21 世纪生物力学的发展正在经历深刻的变化。
由宏观向微(细) 观深入,宏观和微(细) 观相结合,工程科学与生命科学相融合,已成为当今生物力学发展的主要特色。
生物力学将以解决生物学与医学的基础科学问题和工程应用问题为目标,在传统力学方法难以胜任的领域(如纳米生物学) 建立新的方法,体现力学、生命科学和工程科学的交叉与融合。
主要在细胞与分子生物力学、组织力学与组织工程、生物微系统和空间生命技术等方面将会有长足的发展。
随着航空和航天技术与工程的进一步发展,高温气体动力学及高超声速飞行技术的研究,微重力科学的研究将会逐渐向纵深发展。
在不少力学的分支中,到目前为止还有许多问题没有研究彻底,尚需进一步探索。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
学科前沿系列知识讲座结课报告班级：学号：姓名：第1章航空发动机叶片碰摩问题1.1工程背景为了继续提高航空发动机推重比和结构效率，发动机转、静件间隙被不断缩小，这就加剧了转静间的碰摩可能性，其中叶片-机匣间的碰摩尤其突出。
转、静碰摩故障的严重后果将使转、静子的间隙增大、轴承磨损、叶片折断直至机械失效。
国内外学者对碰摩故障的动力学机理和碰摩试验进行了深入研究，认识了由碰摩故障导致的波形截头、倍频、分频以及混沌等特征和现象，并通过试验验证了理论分析的正确性。
然而，对于航空发动机而言，其碰摩故障的主要特点在于：（1）机匣属于典型的薄壁结构；（2）主要体现为叶片-机匣碰摩；（3）通常只能测取机匣的振动加速度，而无法得到转子上的振动位移。
现有的理论分析和试验由于未充分考虑上述特征，难以直接应用于航空发动机的碰摩故障诊断。
由此可见，研究叶片-机匣碰摩下机匣振动加速度信号特征和规律，对于有效地识别航空发动机碰摩故障具有重要实用价值。
本文通过航空发动机转子试验器的单点碰摩和偏摩试验，测取机匣振动加速度信号，进行叶片-机碰摩下的信号分析，获得转子叶片和机匣碰摩的特性和规律。
最后，利用航空发动机实际试车过程中的碰摩故障数据进行了验证。
1.2基于航空发动机转子试验器的碰摩特征分析传统的碰摩试验没有考虑航空发动机的薄壁结构和转子-轮盘-叶片结构，因此，其碰摩特征难以与实际航空发动机的接近。
本文利用航工业沈阳发动机研究所设计研制的航空发动机转子试验器进行碰摩试验，该试验器在结构设计上首先考虑支承分布、机匣刚度分布和力的传递特征，在外形上与发动机核心机的机匣一致，尺寸缩小 3 倍；内部结构作了必要简化，将核心机简化为 0—2—0 支承结构形式，并设计了可调刚度支承结构以调整系统的动力特性；将多级压气机简化为单级盘片结构，在结构上形成转子-支承-叶盘-机匣系统。
试验时用扳手拧碰摩螺栓，使碰摩环变形，从而与旋转的涡轮叶片产生单点碰摩，也可通过 1 个涡轮螺杆机构调整轴承座位置使整个转盘相对机匣移动，从而使叶片 - 机匣偏摩，当碰摩严重时，会产生火花。
1.3单点碰摩时机匣测点响应分析利用带机匣的航空发动机转子试验器进行不同部位的碰摩故障试验。
机匣为航空发动机的薄壁结构，转子为转轴 - 轮盘 - 叶片结构，碰摩发生在涡轮机匣端。
试验时在涡轮机匣处设计 4 个碰摩螺钉，实现 4 个部位的碰摩，沿涡轮机匣相应布置 4 个加速度传感器以采集机匣加速度信号，并在涡轮机匣上方设置径向 / 切向测点，比较碰摩时径向加速度和切向加速度的大小，同时进行转子偏向机匣一侧的偏摩试验。
航空发动机转子试验器如图 1 所示；碰摩位置和涡轮机匣径向测点周向分布如图 2 所示，从图中可见以面向涡轮机匣为标准碰摩部位和传感器的安装方1.2 单点碰摩时机匣测点响应分析在垂直碰上的情况下，对 2012 年 5 月 12 日第 1次试验垂直测点（CH1）的测试数据进行分析。
试验转速为 1489 r/min=24.8 Hz，信号的时域波形如图 3、4所示，其中，图 4 为图 3 的局部放大。
信号频谱如图5～7 所示，其中，图 7 为图 5 的局部放大 1，图 6 为图5 的局部放大 2。
信号的倒频谱如图 8 所示。
由于试验器采用的是转子 - 轮盘 - 叶片结构，当碰摩发生时，每个叶片将轮流碰撞碰摩点，当转子旋转 1 周时，这种作用将循环 1 次，因此，由碰摩引起的冲击频率为叶片数乘以旋转频率，即为叶片通过机匣的频率。
由于转子在不平衡力激励下的涡动。
1.4涉及力学知识运用到了非线性振动，振动力学，弹性力学，有限元分析ansys等。
基于航空发动机转子系统的特点，将航空发动机转子简化为一个弹性支承的刚性偏置转子。
应用拉格朗日方程建立了弹性支承-刚性转子系统碰摩的动力学方程。
通过数值计算结果和已有实验结果的比较，认为在反向全周碰摩的研究中，考虑转子的非线性刚度的影响是有必要的。
研究发现了一种由非线性刚度导致的新的反向全周碰摩响应，这种反向全周碰摩运动是稳定的周期运动。
讨论了系统参数对非线性转子系统反向全周碰摩响应的影响；给出了可能发生反向全周碰摩的参数域，为转子系统的设计提供了一定的理论支持。
研究了系统参数和扰动对反向全周碰摩临界条件的影响，给出了参数-转速平面上不同动力学行为的转迁。
同时考虑突加不平衡和碰摩，研究了非线性转子系统的瞬态响应和稳态响应。
研究发现系统在突加不平衡情况下可能出现多种在正常升降速情况下不可能出现的运动形式，并给出了参数平面上各种运动形式的分布域。
考虑到其中某些运动形式，如反向全周碰摩，可能导致转子系统的破坏，研究了系统在突加不平衡后降速过程中的动力学行为，给出了系统在突加不平衡后降速过程中不发生失稳的参数范围。
第2章风电增速齿轮箱传动系统动力学特性分析2.1工程背景和研究意义随着能源和环境问题日趋严峻,风能作为一种清洁可再生能源在全球范围内得到广泛应用。
齿轮箱是风力发电机中的重要部件之一,其性能表现对风力发电机有很大影响。
本论文以某型1.5 MW风力发电机齿轮箱为对象,研究了风力发电增速箱齿轮传动系统在外部风载和内部激励共同作用下的系统动力学特性。
进入20世纪,由于对能源的渴求,人们无节制地开釆石油、煤炭、天然气等这些埋在地层深处的维系人类生存的“能源食粮”,不仅严重地污染了我们的生存空间,恶化了自然环境,且带来了更可怕的恶果——能源枯竭。
进入70年代以后,在世界范围内爆发的能源危机告诫人们,要生存就必须寻求开发新能源。
面对传统能源的日益枯竭和环境污染的日趋严重,风能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生绿色能源越来越来受到世界各国政府的重视。
地球上风能资源非常巨大,大大超过水流的能量,也大于固体燃料和液体燃料能量的总和,理论上仅1%的风能就能满足人类能源需要。
据估计,10米高的平均风速高于5.1m/s的面积约为全世界面积的1/4,如果按每平方公里的风力发电装机容量为0.33MW计算,则这些面积每年的发电量可达2000TW.h,相当于目前全球总耗电量的2倍。
我国拥有可供大规模开发利用的风能资源,有专家称,我国内蒙古地区的风电可开采量就有3个三峡的水电容量。
据初步探明结果,陆地上可开发的风能资源即达2.53亿干瓦;加上近海的风能资源,全国可JP发风能资源估计在10亿千瓦以上。
风力发电作为我国电力结构中新型分布式供电系统,以其灵活、实用的方式,为经济发展注入活力,取得了可观的经济效益和巨大的社会效益。
因此,大力发展风电事业可以有效缓解我国电力供应紧张局面,进一步优化以煤电为主的电力供应结构,同时,又利于减少能源进口方面的压力,对提高我国能源供应的多样性和安全性将做出积极的贝献。
在我国安装的大型风电机组中,99%是从国外进口,这种状况严重地制约了我国风电工业的健康发展,成为影响我国风电工业持续发展的潜在障碍。
为了促进可再生能源的开发利用,国家已经制定《可再生能源法》,其中风能幵发利用位居首位。
从长远看,风力发电将是一个朝阳的新兴产业,将享受多项国家优惠政策。
因此,研究大功率风力发电装备,实现我国大型风电机组的国产化是国民经济发展的需要,有广阔的应用前景。
目前风力发电机组横轴式风力发电机技术已成熟,直轴风力祸轮机是美国最近几年内发展起来的,技术也日趋成熟。
在风电机组的三大关键部件中,齿轮箱是风电机组最容易出现故障的关键部件。
从查阅的国内外文献来看,在风力发电机组变速箱的研究方面,相对于风力发电机组的其他部分,这方面研究比较少。
因此,在国家的大力资助下,开展了大功率风电机组传动系统的研究。
2.2研究模型和方法首先采用集中参数方法建立齿轮传动系统的物理模型,模型中计入了系统各构件三个平移自由度和三个扭转自由度,考虑了各广义坐标上系统响应的耦合关系,并对各齿轮副沿啮合作用线的弹性变形进行了详细的分析,利用相对质心动量矩定理建立系统数学模型。
另外对轴承支撑刚度进行了计算与简化,得出风力发电增速箱齿轮传动系统的固有频率。
然后计算了风力发电增速箱齿轮传动系统中内、外啮合的非线性时变啮合刚度和齿轮啮合的误差激励。
详细分析了由风载引起的系统外部激励。
得到了系统响应的相图、Poincar6截面、时域波形、幅值谱图和轴心轨迹。
对风力发电齿轮传动系统的动力学特性进行了较为全面的研究。
最后用ANSYS软件建立了考虑轮齿啮合刚度的斜齿轮传动系统弯扭轴摆耦合的有限元振动模型。
其中传动轴段采用三维六自由度梁单元,齿轮采用集中质量单元,轴承的支撑刚度采用弹簧单元来模拟。
获得了齿轮传动系统的固有频率和振型,计算结果与传动系统动力学模型的计算结果吻合较好。
2.3齿轮传动系统动力学国内外研究现状近年来普遍用于风电机组齿轮箱动力学分析的计算方法是模态法和有限元法。
模态法的主要方法是将稱合的运动方程组解稱成为相互独立的方程,通过求解每个独立的方程得到各模态的特性参数,进而就可以用所求得的模态参数来预测和分析该系统的运动特性。
有限元法的基本思想是,将连续的求解区域离散为一组有限个数、且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体,利用在每一个单元内假设的近似函数来分片地表示求解域上待求的未知场函数,即用一个简单问题代替复杂问题后求解。
早期对小型风电机组的动力学研究有文献⑴就水平轴定桨矩56kW风电机组传动系统进行了动力学特性分析,分析了齿轮箱传动系统的固有特性a Wind Energy Handbook一书中分析了风电机组增速箱运行中载荷变化及其对传动系统的影响和传动链动力学特性。
A. Heege等在文献[3]中对风电机组齿轮箱传动系统建立了非线性的三维瞬态动力学模型,进行了行星轮瞬态响应分析,确定了行星轮系动态回差现象。
Ray J. Hicks Mbe等在文献中以典型的1.5MW风电机组为研究对象,研究了齿轮箱的行星轮系行星架在采用柔性销和高速轴上釆用差动轮系后分别实现行星轮系各行星轮载荷分布均勾、减小了来自发电机一侧对传动系统的影响的方法。
Erich Hau所著Wind Tuthines中在振动一章对风电机组传动系统的数学模型、内外部激励和共振问题作了详细的论述,对风电机组振动特性研究起到了指导的作用。
Joris在文献[6]中首先重点分析了分别运用纯扭转模型、刚性轴模型和柔性轴模型三种方法时齿轮箱的固有特性和1500Hz范围内的风电机组齿轮箱振动特性,并且论述了风电机组在0?lOHz范围内风轮和电机对风电机组传动系统的重要影响。
D. Palmer等在文献[7]中对风电机组齿轮箱行星轮载荷分配不均、行星轮相位对行星轮系传递误差的影响进行了详细的论述。
J. Peeters等在文献中应用多柔体基础仿真技术,对风电机组齿轮箱的动态特性进行分析,从激励的响应结果反推齿轮在工作时的喃合冲击力,并利用坎贝尔图对其进行分析论证,对其中可能的共振行为进行识别,分析来自电网一侧的冲击的瞬态负载情况下,模拟一个瞬间变化的扭矩对齿轮哨合冲击的影响。