温度对小型风力机叶片固有频率的影响

发布时间：2021-02-22 10:05

　　以2 kW小型风力机叶片为研究对象,采用数值分析和模态试验相结合的方法,从叶片材料弹性模量和结构状态变化的角度,分析温度对叶片固有频率的影响,并得出叶片前4阶固有频率和环境温度之间的拟合方程。结果表明:环境温度变化使得材料弹性模量改变,其对叶片固有频率的影响远大于结构状态改变产生的影响;叶片基频试验结果和仿真结果基本相等,误差在2%以内;温度为-20～30℃时,随着温度的升高,叶片前4阶固有频率逐渐降低,两者变化呈线性关系,与20℃时固有频率相比,前4阶阶频率变化率在4.18%～5.23%之间。 

【文章来源】：热能动力工程. 2020,35(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

叶片有限元模型

弹性模量随温度的变化

假定弹性模量不变,温度仅使结构状态发生改变,引起叶片基频发生变化。以常温20 ℃为参考温度设定弹性模量,根据文献[15]中玻璃钢线膨胀系数为4.8×10-4 ℃-1,导热系数为1.0 W/(m·K)。在有限元软件中进行温度场与静力学场耦合,将静力学场中得到的叶根处预应力作为初始边界条件,对叶片进行模态分析,得出不同温度下叶片的基频值。当温度为20 ℃时,叶片基频为8.80 Hz。相同温度下,考虑叶片结构状态膨胀,叶片根部受到轮毂压应力,叶片整体刚度略有增加,基频值大于仅改变弹性模量的情况。叶片频率变化率k随温度的变化如图3所示。可以看出,随着温度的升高,叶片基频值呈下降趋势,但是下降幅度非常小,频率变化率k<0.8%,远小于因弹性模量改变导致的频率值变化,因此,在温度影响的分析时可以忽略这一因素。2 模态试验分析

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]高温差对呼和浩特地铁基坑支撑温度效应影响分析[D]. 魏星星.中国铁道科学研究院 2018



本文编号：3045826