大型水平軸風力機風輪結構動力分析.pdf

1、大型水平軸風力機運行于自然環(huán)境中，其風輪所受載荷情況異常復雜。而載荷計算和強度分析對于風力機的設計來說是非常重要的基礎性工作。從目前數(shù)值模擬研究的現(xiàn)狀看，慣性力、氣動力共同作用下風力機風輪的應力分析是國內外學者普遍關注的課題。由于問題的復雜性，人們對風輪內部應力分布還不夠明確，研究的方法與方案等許多方面還有待于進一步完善。尤其在風輪葉片上下表面應力分布研究方面，缺乏對葉片表面應力集中區(qū)域細節(jié)的分析研究。本文主要研究了風力機風輪葉片及輪轂

2、靜態(tài)應力分布、振動特性和瞬態(tài)動力特性。通過分析計算結果發(fā)現(xiàn)： 1)風力機風輪各部件上的應力分布不均勻，在改變部件結構參數(shù)時，往往引起部件上應力分布的較大變化； 2)旋轉葉片動力剛化是葉片的轉動與其彈性變形的相互影響的結果。葉片固有頻率隨轉速的增加而增加； 3)旋轉風輪中各葉片變形間相互影響并與輪轂的彈性變形成為一個耦合系統(tǒng)，其固有頻率相對于單葉片有較大幅度降低； 4)采用密度小、強度大的材料來制造葉片，可

3、以減小風力機在工作過程中葉片上的應力變化幅度和葉片的變形程度； 5)考慮瞬態(tài)載荷影響時，風力機的葉片上的應力變化幅度隨其轉速的增加而增加，應力變化速度隨此過程所經(jīng)歷時間的增加而減??； 6)考慮周期性載荷影響時，風輪葉片上的應力分布呈現(xiàn)周期性的變化。除重力影響下的其變化周期為T/2外，塔影和風剪切影響下的應力變化周期均為T與風力機旋轉周期相同。 研究結果對風力機性能的改善與改進提供了有益的參考，為風力機的設計提供了