[发明专利]一种基于升力线模型的振动信号特征优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于升力线模型的振动信号特征优化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、获取风机叶片的各截面的几何信息和截面翼型的升阻力气动参数，所述升阻力气动参数包括风机叶片工作时截面所处的各个攻角以及每一个攻角所对应的升力系数和阻力系数；

S2、获取来流风速，以及获取风机叶片在不同来流风速下所对应的转速；

S3、选取每一个风机叶片单元的控制点，计算每一个风机叶片单元的攻角，获取所述攻角所对应的升力系数，计算由涡量强度产生的涡量引导速度，并根据所述来流风速和转速，计算得到每一个风机叶片单元的控制点速度，所述风机叶片单元为对应的风机叶片截面向两侧延伸一段距离，至另一个风机叶片截面的一半距离处；

S4、根据所述每一个风机叶片单元的控制点速度和攻角，计算所述风机叶片所受到的合力，根据所述合力获取得到风机整体的运行数据，对所述运行数据进行归一化处理后为风机的背景振动信号；

S5、获取风机的当前振动信号，基于所述背景振动信号对所述当前振动信号进行信号过滤，得到了优化后的风机振动信号；

其中，所述步骤S3包括：

基于湍流强度，通过公式（1）计算涡核半径：

（1）；

其中，为湍流强度，为时间，为一个固定的常数调整值；

风机叶片单元由涡量强度产生的涡量引导速度通过计算公式（2）计算得到：

（2）；

其中，为涡量的起点指向控制点的第一位移矢量，为涡量的终点指向控制点的第二位移矢量，为涡量强度初始预估值，默认设置为1，为涡核半径；

风机叶片单元的控制点速度通过公式（3）计算得到：

；

其中，为第个风机叶片单元的控制点速度，为来流风速场，为第个风机叶片单元由于叶片转动产生的位移速度，为第个风机叶片单元由涡量强度产生的涡量引导速度；

其中，风机叶片单元由于叶片转动产生的位移速度的计算公式为：

（4）；

其中，为控制点到风机轮毂中心的距离，为风机叶片在不同来流风速下对应的转速；

风机叶片单元的攻角通过式（5）计算得到;

（5）；

其中，为第个风机叶片单元的控制点速度，为第个风机叶片单元的弦长方向，为第个风机叶片单元的弦长法向；

所述步骤S4具体包括：

根据每一个风机叶片单元的控制点速度和攻角，通过式（7）和（8）计算每一个风机叶片单元的任意时刻受到的升力和阻力；

（7）；

（8）；

其中，为第个风机叶片单元的弦长方向，为第个风机叶片单元的弦长法向，为风机叶片单元的升力系数，为风机叶片单元的阻力系数；

分别将每一个风机叶片单元的升力求和，以及每一个风机叶片单元的阻力求和，将分别得到的求和进行相加得到风机叶片所受到的合力。

2.如权利要求1所述的基于升力线模型的振动信号特征优化方法，其特征在于，风机叶片截面的几何信息包括控制点到风机轮毂中心的距离和截面的翼型几何参数。

3.如权利要求2所述的基于升力线模型的振动信号特征优化方法，其特征在于，所述控制点为风机叶片截面的质心。

4.如权利要求3所述的基于升力线模型的振动信号特征优化方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：

S301、分别计算涡量起点和终点与风机叶片单元的控制点之间的第一位移矢量和第二位移矢量，并根据由涡量强度引起的引导公式以及涡量强度初始预估值，计算风机叶片单元的初始涡量引导速度，其中，涡量引导速度是由绕该风机叶片单元的涡量强度所产生；

S302、基于相对速度的原理，根据来流风速、风机叶片单元的位移速度以及风机叶片单元的初始涡量引导速度，计算风机叶片单元的控制点初始速度；

S303、根据所述风机叶片截面的几何信息和该风机叶片当前所处转动点的角位置，计算风机叶片单元的弦长方向和弦长法向，结合所述风机叶片单元的控制点初始速度，计算得到风机叶片单元的攻角；

S304、根据所述风机叶片单元的攻角，查询所述攻角所对应的风机叶片单元的升力系数，计算所述风机叶片单元对应的涡量强度修正值。