风力机后掠式叶片的弯扭耦合特性分析

发布时间：2021-10-08 16:02

　　针对积叠线后掠的风力机叶片弯扭耦合特性进行研究。以5 MW NREL叶片为原型,根据玻璃钢复合材料叶片的结构特性,应用ANSYS有限元分析软件中的APDL参数化语言建立复合材料直叶片和不同后掠量叶片的3维壳单元模型。首先研究后掠叶片的动力特性,分别对直叶片和2种后掠叶片进行数值模态分析,对比考察了直叶片与后掠式叶片弯扭各阶振型的变化规律;利用由节点位移法推导出的弯扭耦合系数来描述叶片的弯扭耦合特性,通过在叶尖处施加一个挥舞方向的集中力,数值计算出各分析截面节点的位移,利用最小二乘原理,计算出各截面的弯扭耦合系数,定量研究后掠叶片的弯扭耦合特性以及后掠量的影响。 

【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

翼型截面结构

叶片扭角与弦长分布

使用参数化设计语言APDL管理组织ANSYS命令流，可实现参数化建立模型、施加约束载荷以及后处理等有限元分析过程。根据1.1节中计算出的直叶片、后掠叶片的3维翼型坐标数据与1.2节中的风力机叶片复合材料铺层的分布情况，利用APDL编写建模程序，参数化建立直叶片、后掠叶片Ⅰ、后掠叶片Ⅱ壳单元有限元模型。本文采用shell181单元生成的直叶片、后掠叶片Ⅰ和后掠叶片Ⅱ叶片有限元模型分别有18099个节点、18182个单元、18209个节点、18292个单元和18425个节点、18512个单元。模型局部图和后掠叶片Ⅱ有限元模型分别如图4、图5所示。可见单元数量相对于采用3维实体单元数大大减少，在保证计算精度的同时，计算量也大幅降低。图4 叶片壳单元有限元模型局部图

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于样条函数的后掠式风力机叶片气动性能数值模拟[J]. 段巍,李书兴,安利强.  机械研究与应用. 2014(02)
[2]5MW风力机叶片弯扭耦合特性分析[J]. 赵鹤翔,安利强,周邢银,王璋奇.  华北电力大学学报(自然科学版). 2013(04)
[3]大型后掠自适应风力机叶片的气动扭角设计优化[J]. 康传明,张卫民.  空气动力学学报. 2011(04)

博士论文
[1]大型风力机复合材料叶片弯扭耦合特性研究[D]. 周邢银.华北电力大学(北京) 2016



本文编号：3424495