水平軸風(fēng)力機(jī)葉片翼型變形分析.pdf

1、隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)容量增大，基于小變形假設(shè)的相關(guān)研究已經(jīng)不能適應(yīng)風(fēng)力機(jī)柔性增加所帶來的更多不確定因素的模擬。柔性葉片除了以往的揮舞變形、扭轉(zhuǎn)等變形外，由于翼型自身的柔性變形所引起的翼型氣動(dòng)外形的變化對(duì)葉片的氣動(dòng)性能有較大的影響。因此對(duì)翼型的變形進(jìn)行研究,進(jìn)而得到葉片翼型變形的趨勢(shì),可以更好的掌握柔性葉片實(shí)際運(yùn)行中的結(jié)構(gòu)特性和氣動(dòng)性能。
　　首先將翼型段看作變截面懸臂梁對(duì)翼型的變形原理進(jìn)行研究，并基于彎矩面積法得出了翼型的變形模型。重點(diǎn)分

2、析了在不同載荷下翼型的變形規(guī)律，研究了翼型的氣動(dòng)中心、材料彈性模量與翼型變形的關(guān)系。并將模型計(jì)算值與ANSYS模擬值進(jìn)行對(duì)比，具有一定的準(zhǔn)確性。利用Xfoil對(duì)翼型變形前后的氣動(dòng)性能進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)變形后的翼型在低攻角時(shí)翼型的升阻比增加，大攻角時(shí)降低。
　　其次利用Bladed計(jì)算NREL5MW各工況下的風(fēng)機(jī)載荷，并基于ANSYS有限元分析研究了葉片揮舞擺振變形情況。發(fā)現(xiàn)葉片揮舞變形處于主導(dǎo)地位，其變形量是擺振變形的10倍左右，葉

3、片在50年一遇極端陣風(fēng)時(shí)的變形量達(dá)到最大。在改變?nèi)~片的材料強(qiáng)度時(shí)葉片的變形量隨著材料強(qiáng)度的增加而線性增加。
　　最后通過研究葉片在不同的工況下葉片截面的扭轉(zhuǎn)變形情況，發(fā)現(xiàn)沿葉展方向葉片翼型腹板到尾緣比腹板到前緣的扭轉(zhuǎn)幅度大，這表明葉片翼型的扭轉(zhuǎn)變形并不是整體的扭轉(zhuǎn)變形，導(dǎo)致了葉片翼型型線發(fā)生了變化。此外通過研究不同的材料強(qiáng)度以及葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)下葉片翼型的扭轉(zhuǎn)變形，發(fā)現(xiàn)沿葉展方向腹板到尾緣比腹板到前緣的扭轉(zhuǎn)幅度大，這與之前的結(jié)果是一致