基于弯扭耦合的大型风力机复合材料叶片结构特性研究

作     者：张立 缪维跑 李春 闫阳天 刘青松 王博 ZHANG Li;MIAO WeiPao;LI Chun;YAN YangTian;LIU QingSong;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：国家自然科学基金项目(51976131,51676131) 上海市“科技创新行动计划”地方院校能力建设项目(19060502200)资助 

出 版 物：《机械强度》 (Journal of Mechanical Strength)

年 卷 期：2021年第43卷第6期

页      码：1382-1392页

摘      要：为研究不同类型弯扭耦合叶片结构特性,以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,结合复合材料铺层设计建立不同弯扭耦合叶片有限元模型,通过CFD方法求解叶片气动载荷并对各叶片开展结构模态、强度及屈曲计算,分析不同耦合区域及耦合角度对叶片结构特性影响。结果表明:弯扭耦合叶片各阶固有频率大多低于传统叶片,其中蒙皮耦合叶片变化最小而全耦合叶片影响最大,弯扭耦合叶片可降低内部von Mises应力及应变峰值,提高叶片疲劳寿命,其中蒙皮耦合叶片降幅最大而主梁耦合叶片降幅最小,尤以蒙皮耦合叶片θ=20°减载效果最佳,弯扭耦合叶片切应力大多高于传统叶片,仅蒙皮耦合叶片θ=20°最大切应力低于传统叶片,叶片的弯扭耦合特性对其稳定性产生一定影响,其中主梁耦合叶片临界屈曲载荷降幅较大而其他弯扭耦合叶片有小幅上升,且一阶屈曲变形量均低于传统叶片。

主 题 词：风力机叶片 弯扭耦合 二次开发 复合材料 耦合区域 

学科分类：08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 081102[081102] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.16579/j.issn.1001.9669.2021.06.016

馆 藏 号：203106381...