复合材料风力机叶片流固耦合分析方法研究

发布时间：2018-12-30 20:02

【摘要】：以某2 MW复合材料风力机叶片为研究对象,基于计算流体力学(CFD)和有限元法(FEM)开展风力机叶片气动力性能的流固耦合分析方法研究,重点探讨风力机叶片气动力外载荷与结构变形位移的流固耦合交界面的数据传递问题。采用RANS方程和SST k-ω湍流模型对旋转叶片周围的流场进行数值模拟,获取的叶片表面分布压力载荷通过自编的自动加载程序完整精确地传递到有限元网格节点上进行静力分析,实现流体域到固体域的数据传递。同时,根据静力分析后输出的风力机叶片表面节点变形量,建立变形后新几何体的建模方法,从而实现固体域到流体域的数据传递。
[Abstract]:Based on computational fluid dynamics (CFD) and finite element method (FEM), the fluid-solid coupling analysis method of a 2 MW composite wind turbine blade was studied. The data transfer between the fluid-solid coupling interface of aerodynamic external load and structural deformation displacement of wind turbine blade is discussed in detail. RANS equation and SST k- 蠅 turbulence model are used to simulate the flow field around the rotating blade. The obtained pressure load on the blade surface is transferred to the finite element mesh node for static analysis by the self-compiled automatic loading program, and the data transfer from fluid domain to solid domain is realized. At the same time, according to the nodal deformation of the blade surface of the wind turbine after static analysis, the modeling method of the deformed new geometry is established, and the data transfer from the solid domain to the fluid domain is realized.
【作者单位】： 中国船舶科学研究中心;哈尔滨工程大学船舶工程学院;中国船级社质量认证公司;
【基金】：江苏省自然科学基金(BK2009079)
【分类号】：TM315

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 徐燕飞;席德科;田彬;孙刚;;风力机设计与数值模拟分析[J];机械设计与制造;2006年07期

2 闫海津;李佳;胡丹梅;;水平轴风力机叶片翼型流场的数值模拟[J];能源技术;2010年02期

3 俞国华;杜朝辉;;水平轴风力机气动性能的三维数值计算[J];中国科技论文在线;2009年10期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 褚双磊;李宏伟;;不同轴流叶轮角度的轴流式灭火风机气动性能试验与数值模拟研究[J];中国农机化学报;2014年05期

2 李佳;胡丹梅;张建平;;水平轴风力机静态失速数值模拟[J];华东电力;2011年07期

3 褚双磊;俞国胜;秦瑞鸿;;CFD仿真在轴流式灭火风机流场优化设计中的应用[J];流体机械;2010年10期

4 李鹏;明晓;;风力机叶片的全局表面摩擦力测量的荧光油膜法[J];南京航空航天大学学报;2011年05期

5 张宇;陈长征;潘萍萍;孟强;;基于遗传算法的风力机叶片优化设计[J];机械设计与制造;2013年02期

6 铁庚;祁文军;;水平轴风力机叶片翼型的气动特性数值模拟[J];流体机械;2013年03期

7 褚双磊;;用于轴流风机的轴流叶轮气动性能试验研究[J];流体机械;2014年04期

8 褚双磊;;叶片几何参数对轴流叶轮气动性能的影响规律研究[J];科学技术与工程;2014年07期

9 孙保苍;胡兰;;小型风力机叶片模态特性及强度分析[J];机械设计与制造;2014年09期

10 杨剑宇;;基于Creo Parametric的风机叶片建模方法研究[J];制造业自动化;2014年18期

相关会议论文 前2条

1 陈存福;王树杰;袁鹏;谭俊哲;;潮流能水平轴水轮机导流罩水动力学特性数值分析[A];中国可再生能源学会2011年学术年会论文集[C];2011年

2 刘小龙;胡芳琳;盛振国;;大型风机叶片的气动和结构性能耦合分析研究[A];第十一届全国水动力学学术会议暨第二十四届全国水动力学研讨会并周培源诞辰110周年纪念大会文集（下册）[C];2012年

相关博士学位论文 前1条

1 宋海辉;低风速风电机组风轮气动优化设计及优化控制研究[D];华北电力大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 魏义利;大型风力机叶片的外形设计与数值模拟分析[D];大连理工大学;2010年

2 赵炜;低风速启动垂直轴风力机的性能研究[D];昆明理工大学;2010年

3 包常利;多重网格方法在风轮机流场数值模拟中的应用及研究[D];沈阳工业大学;2011年

4 丁明华;大型海上风机结构系统的动力特性研究[D];大连理工大学;2011年

5 代丹丹;三维紊流作用下的风力发电机组气动特性研究[D];新疆大学;2011年

6 吴小飞;水平轴风力机叶片气动性能数值模拟[D];重庆大学;2011年

7 盛杰;小型水平轴风力机的优化设计和数值模拟[D];华中科技大学;2011年

8 莫晓聃;小型低风速垂直轴风力机的设计与实验研究[D];昆明理工大学;2011年

9 陈扬;水平轴风力机翼型外部流场的数值模拟与气动特性分析[D];辽宁工程技术大学;2011年

10 张承东;风力机叶片的动力学特性分析及分形特征研究[D];天津工业大学;2007年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 王友进;闫超;周涛;;不同厚度翼型动态失速涡运动数值研究[J];北京航空航天大学学报;2006年02期

2 田彬,席德科,徐燕飞,孙刚;轴流通风机内部流场数值研究[J];风机技术;2004年05期

3 李栋,李孝伟,乔志德;大迎角粘性复杂流场的数值模拟[J];空气动力学学报;2000年02期

4 杨从新;李春辉;巫发明;;水平轴风力机专用翼型的数值模拟研究[J];科学技术与工程;2008年17期

5 赵伟国;李仁年;李德顺;杨从新;张玉良;李晓鹏;;风力机专用翼型数值模拟中湍流模型的选择[J];西华大学学报(自然科学版);2007年06期

6 陈旭,郝辉,田杰,杜朝辉;水平轴风力机翼型动态失速特性的数值研究[J];太阳能学报;2003年06期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄小华;李德源;;风力机叶片动力特性测试分析方法研究[J];长江大学学报(自科版)理工卷;2007年02期

2 黄华;张礼达;;风力机叶片翼型气动性能设计计算方法的分析与研究[J];能源工程;2007年03期

3 张礼达;任腊春;陈荣盛;毛金铎;;风力机叶片外形设计及三维实体建模研究[J];太阳能学报;2008年09期

4 陈绍杰;申振华;徐鹤山;;复合材料与风力机叶片[J];玻璃钢/复合材料;2008年02期

5 陈绍杰;申振华;徐鹤山;;复合材料与风力机叶片[J];可再生能源;2008年02期

6 田会方;曾琴琴;黄超;;风力机叶片设计与建模[J];机械制造;2009年03期

7 王强华;;风力机叶片的运行和维护策略[J];玻璃钢;2009年03期

8 陈进;王旭东;沈文忠;朱卫军;张石强;;风力机叶片的形状优化设计[J];机械工程学报;2010年03期

9 王强华;;热塑性塑料可用于风力机叶片吗?[J];玻璃钢;2010年02期

10 王旭东;陈进;张石强;;基于气动弹性理论的风力机叶片耦合分析[J];太阳能学报;2010年01期

相关会议论文 前10条

1 师英;陈长征;;大型风力机叶片工作状态监测新方法的研究[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年

2 张锦南;钟方国;;300kW风力机叶片的研制与应用[A];第十三届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1999年

3 魏东;李树民;陈坤;杜雁霞;桂业伟;;复合材料风力机叶片的轻量化设计[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

4 梁明轩;陈长征;;风力机叶片流固耦合效应研究[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年

5 张锦南;邬培超;;大型玻璃钢风力机叶片的发展与研制[A];第十一届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1995年

6 严天鹏;肖劲松;;大型风力机叶片的红外成像无损检测技术研究[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年

7 张传经;肖劲松;;基于可靠性的风力机叶片在拍打方向上的疲劳分析[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年

8 姚辉;陈余岳;;大型风力机叶片气弹稳定分析[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年

9 杨国林;陈长征;;基于遗传算法的风力机叶片优化设计理论[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年

10 李传胜;张锦南;;真空灌注成型工艺在大型风力机叶片中的应用[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 驻上海记者 施来发;国内第一片1.5兆瓦风力机叶片成功下线[N];中国建材报;2006年

2 记者　张从春 通讯员　杨懿忠;中复连众成功收购德国风力机叶片公司[N];国际商报;2007年

3 康传明　张为民;十一院风力机叶片设计取得突破[N];中国航天报;2009年

4 张锦南;国产300千瓦风力机叶片前景广阔[N];中国电力报;2001年

5 记者　李忠国;德国诺依公司代表来我市考察[N];白银日报;2006年

6 采如;中国建材收购德国NOI叶片工厂[N];中国贸易报;2007年

7 吉文化邋樊华 金功亭 严维新;“拿来主义”续写风叶传奇[N];江苏经济报;2007年

8 记者 王孙;CCS颁发首张风电产品认证书[N];中国船舶报;2008年

9 驻上海记者 施来发;上海玻璃钢研究院获国内风电行业首张产品认证证书[N];中国建材报;2008年

10 张长明;LM风力机叶片预弯发明专利被判无效[N];中国建材报;2008年

相关博士学位论文 前6条

1 张宇;大型风力机叶片的振动分析与优化设计[D];沈阳工业大学;2013年

2 陈洪胜;后掠型风力机叶片的启动特性研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2012年

3 刘磊;风力机叶片非定常气动特性的研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2012年

4 赵新光;风力机叶片疲劳裂纹特征提取方法研究[D];沈阳工业大学;2013年

5 廖猜猜;极限载荷条件下的风力机叶片铺层优化设计研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2012年

6 汪泉;风力机叶片气动外形与结构的参数化耦合设计理论研究[D];重庆大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 李芒芒;风力机叶片机械损伤动态监测方法与技术研究[D];长沙理工大学;2012年

2 魏义利;大型风力机叶片的外形设计与数值模拟分析[D];大连理工大学;2010年

3 梁明轩;风力机叶片流固耦合机理研究[D];沈阳工业大学;2011年

4 刘克刚;风力机叶片设计与流场仿真[D];武汉理工大学;2011年

5 韩宇;大型风力机叶片疲劳寿命分析[D];华北电力大学（北京）;2011年

6 申慧渊;风力机叶片气动弹性稳定性的工程应用研究[D];兰州理工大学;2011年

7 张庆麟;风力机叶片三维气动性能的数值研究[D];清华大学;2007年

8 朱卫平;周期性及气动荷载对风力机叶片动力特性影响研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

9 赵明安;风力机叶片阻尼减振动态特性研究[D];太原科技大学;2012年

10 任延中;兆瓦级风力机叶片挥舞摆振特性研究[D];华北电力大学;2012年

，

本文编号：2396069