基于气动弹性剪裁的大型风力机弯扭耦合叶片力学性能分析

作     者：张立 缪维跑 李春 张万福 闫阳天 王博 ZHANG Li;MIAO Weipao;LI Chun;ZHANG Wanfu;YAN Yangtian;WANG Bo

作者机构：上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51976131,51676131) 上海市"科技创新行动计划"地方院校能力建设资助项目(19060502200) 

出 版 物：《动力工程学报》 (Journal of Chinese Society of Power Engineering)

年 卷 期：2021年第41卷第8期

页      码：674-683页

摘      要：为分析弯扭耦合叶片的力学性能,基于三维建模软件NX二次开发建立NREL 5 MW风力机叶片壳体模型,进一步对叶片进行复合材料铺层设计,通过镜像偏置主梁纤维实现叶片气动弹性剪裁,采用CFD方法计算叶片表面压力分布,结合有限元方法对其进行模态、静力学及屈曲计算,以研究主梁偏置角度对弯扭耦合叶片力学性能的影响。结果表明:当主梁偏置角度较小时,弯扭耦合叶片表面最大应力小于传统叶片,其中以偏置角度为-15°时效果最佳,表面最大应力降幅最高为14.78%;相比传统叶片,弯扭耦合叶片各阶固有频率及屈曲因子均有所降低,且正向与反向偏置同角度的叶片固有频率和屈曲因子下降量较接近,主梁偏轴镜像铺设对叶片挥舞振动影响较大;主梁偏置角度对叶片抗屈曲能力产生一定影响,叶片临界屈曲载荷最大降幅约为78%;应重点关注弯扭耦合叶片固有频率及屈曲因子,以避免叶片固有频率与激励频率接近而产生共振,必要时可优化铺层结构以提高叶片抗屈曲能力。

主 题 词：风力机叶片 气动弹性剪裁 弯扭耦合 二次开发 复合材料 

学科分类：080703[080703] 080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

核心收录：

D　O　I：10.19805/j.cnkij.cspe.2021.08.009

馆 藏 号：203104734...