水平軸風(fēng)力機葉片翼型變形分析.pdf

1、隨著風(fēng)機單機容量增大，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外形的變化對葉片的氣動性能有較大的影響。因此對翼型的變形進行研究,進而得到葉片翼型變形的趨勢,可以更好的掌握柔性葉片實際運行中的結(jié)構(gòu)特性和氣動性能。
　　首先將翼型段看作變截面懸臂梁對翼型的變形原理進行研究，并基于彎矩面積法得出了翼型的變形模型。重點分

2、析了在不同載荷下翼型的變形規(guī)律，研究了翼型的氣動中心、材料彈性模量與翼型變形的關(guān)系。并將模型計算值與ANSYS模擬值進行對比，具有一定的準(zhǔn)確性。利用Xfoil對翼型變形前后的氣動性能進行了模擬，發(fā)現(xiàn)變形后的翼型在低攻角時翼型的升阻比增加，大攻角時降低。
　　其次利用Bladed計算NREL5MW各工況下的風(fēng)機載荷，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)時的變形量達到最大。在改變?nèi)~片的材料強度時葉片的變形量隨著材料強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