風(fēng)力機葉片氣動性能及振動特性研究.pdf

1、風(fēng)能的重要性日益受到廣泛認同，作為捕獲風(fēng)能的重要工具，風(fēng)力機葉片的氣動性能好壞決定了其風(fēng)能利用效率的高低，而其結(jié)構(gòu)振動特性對于風(fēng)力機的安全平穩(wěn)運行意義重大。因此，本文以10kW風(fēng)力機葉片為研究對象，對其氣動性能及振動特性進行了研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.基于葉素動量理論和考慮葉片輪轂損失的WILLSON法，采用MATLAB軟件以最大化風(fēng)能利用系數(shù)為目標(biāo)，通過計算獲得了10kW風(fēng)機葉片沿展長方向的弦長和扭角優(yōu)化分布，并結(jié)合SG

2、6040翼型數(shù)據(jù)，建立了風(fēng)輪氣動外形的仿真模型。
　　2.借助 Fluent軟件對SG6040翼型的氣動性能進行了計算，獲得了其升力系數(shù)與阻力系數(shù)，其值與XFOIL的計算值相吻合；在翼型分析的基礎(chǔ)上對風(fēng)輪進行了氣動性能分析，探討了計算域的大小及其網(wǎng)格類型、網(wǎng)格數(shù)對風(fēng)輪氣動性能計算結(jié)果的影響，結(jié)果表明計算域的大小對風(fēng)輪氣動性能計算值影響很大，隨著網(wǎng)格數(shù)增多，計算獲得的葉片功率值有增大趨勢；多面體網(wǎng)格數(shù)在四面體網(wǎng)格數(shù)的1/5到1/4時

3、，可得出與四面體網(wǎng)格計算結(jié)果相近的結(jié)果。計算結(jié)果還表明，在考慮輪轂損失時，Wilson法適用于葉片的氣動外形設(shè)計。
　　3.基于Workbench平臺完成了柔性葉片的結(jié)構(gòu)分析及單、雙向流固耦合分析，探討了靜態(tài)工況下預(yù)應(yīng)力、大變形預(yù)應(yīng)力對葉片結(jié)構(gòu)模態(tài)和相應(yīng)振型的影響，以及在20m/s風(fēng)速下柔性葉片的振動特性。結(jié)果表明在靜態(tài)工況下預(yù)應(yīng)力對葉片的模態(tài)及振型影響較小，而大變形預(yù)應(yīng)力對葉片的模態(tài)及振型影響較大；20m/s風(fēng)速下柔性葉片雙向流