某低風(fēng)速風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)與有限元分析.pdf

1、葉片是風(fēng)力機(jī)的核心部件之一，決定著風(fēng)力機(jī)整體以及零部件的性能和壽命。本文通過(guò)對(duì)已經(jīng)投入市場(chǎng)的幾款葉片進(jìn)行分析比較，研究適用于中國(guó)四類風(fēng)區(qū)（含弱三類風(fēng)區(qū)）風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)方法。首先，采用BLADE、ANSYS仿真設(shè)計(jì)軟件對(duì)葉片的氣動(dòng)性能和結(jié)構(gòu)鋪層進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析;其次，基于哈密頓原理建立了葉片在非定常氣動(dòng)力作用下葉片的大撓度、小撓度兩種模型的揮舞動(dòng)力學(xué)方程。采用微分求積法研究了葉片的揮舞頻率問(wèn)題。論文主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容:
　　1通過(guò)調(diào)

2、研中國(guó)風(fēng)場(chǎng)以及風(fēng)機(jī)市場(chǎng)需求情況，對(duì)適用于四類風(fēng)區(qū)的葉片提出了設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。根據(jù)風(fēng)機(jī)配置參數(shù)以及掌握的幾款葉片數(shù)據(jù)，對(duì)葉片的氣動(dòng)外形進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并使用BLADE軟件對(duì)葉片的氣動(dòng)性能、荷載進(jìn)行了分析計(jì)算。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)葉片氣動(dòng)性能能夠達(dá)到預(yù)期要求，葉片的極限荷載與國(guó)內(nèi)同款葉片相差不大，疲勞荷載比國(guó)內(nèi)同款葉片相比結(jié)果較小。
　　2利用ANSYS有限元仿真軟件，通過(guò)對(duì)葉片的五種工況進(jìn)行計(jì)算，得到了葉片的應(yīng)力、應(yīng)變、變形云圖等結(jié)果，對(duì)葉片

3、強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了校核。最后通過(guò)實(shí)體模型試驗(yàn)，對(duì)有限元方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，有限元方法能夠有效用來(lái)對(duì)葉片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，并且所要開(kāi)發(fā)葉片的強(qiáng)度和剛度均滿足設(shè)計(jì)。
　　3將葉片簡(jiǎn)化為歐拉—伯努利梁，建立了氣動(dòng)力作用下葉片揮舞運(yùn)動(dòng)的大撓度、小撓度模型，其中氣動(dòng)力由格林伯格公式給出。使用DQM法求解了葉片的揮舞頻率，并分析了葉片的轉(zhuǎn)速、錐角兩個(gè)因素對(duì)其頻率的影響。結(jié)果表明:(1)葉片受離心剛化作用，其揮舞頻率隨著轉(zhuǎn)速的增