基于叶素-动量理论及有限元方法的风力机叶片载荷分析和强度计算.pdf

《基于叶素-动量理论及有限元方法的风力机叶片载荷分析和强度计算.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械设计与制造第8期42MachineryDesign&Manufacture2010年8月文章编号：1001—3997(2010)08—0042—03基于叶素一动量理论及有限元方法的风力机叶片载荷分析和强度计算冰赵峰段巍(华北电力大学能源与动力工程学院机械工程系，保定071003)LoadinganalysisandstrengthcacluationofwindturbinebladebasedonbladeelementmOmentumtheoryandfiniteelementmethodZHAOFeng．DUANWei(Dep

2、artmentofMechanicalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)：【摘要】风力机叶片是整个风力发电机组的核心部件，其结构需保证风力机可以有足够的刚度、强：÷度和稳定性。风力机叶片所受载荷是强度分析的关键。运用CATIA对风力机叶片进行三维建模，得到叶÷；片的外型参数。基于叶素—动量理论(BEM)对风力机在正常工况下所受到的载荷进行分析和计算，并利：用有限元软件(ANsYs)对其进行应力分析，得到了叶片上的应力分布规律，并对其进行了强

3、度校核。分析i结果可为风力机叶片栽荷研究做参考。；i关键词：风力机叶片；有限元；叶素一动量定理；强度；载荷：●【Abstract】Bladeisoneofthekeycomponentsinwindturbine，whichisneededtobeenoughsfi；ness，strengthandstability．Loadingcczr上0nissignifcantforthebladestrengthanalysis．Athree—di一÷mensionmodelofwindturbinebladeissetupbyCATIAso

4、~wareandthebladeshapeparametersareob一；●；tained．Basedonbladeelementmomentum,(BEM)theory，eloadingactedonthebladeinnormalopera-i÷tionisanalyzedandcalculated．Moreover，stressanalysisofbladeiscarriedoutbyfiniteelementsoftware÷(ANSYS)andstressdistributionobtained．Atlast，Strengt

5、hcheckingforwindturbinebladealsoc一?：riedout．Theresuhsoftheanalysisisareferenceforwindturbinebladeloadsresearch．i÷Keywords：windturbineblades；Finiteelement；Bladeelementmomentum(BEM)theory；÷?Strength；Load：●⋯-●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯-●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯-·⋯··⋯·●⋯··⋯·●⋯·●⋯··-⋯●⋯··⋯-·⋯·

6、●⋯··-⋯·⋯·●⋯-·⋯．·⋯·●⋯··⋯·●⋯·●⋯-·⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯．·⋯．中图分类号：TH16文献标识码：A1引言600KW风力机叶片，在正常运行工况下，采用CATIA软件对其进行三维建模，运用叶素一动量理论对其进行受力分析和载荷计风力机叶片是整个风力发电机组的核心部件，其外型需保证算，并利用有限元分析软件ANSYS对其进行应力和强度计算。分风力机叶轮上具有足够的升力和气动力矩，其结构需保证风力机析得到的叶片上的应力分布和强度校核的结果，可为风力机叶片可以有足够的刚度、强度和稳定性。因此，分析风力机叶片正常运载荷的

7、研究做参考。行时所受载荷及其强度尤为重要。风力机叶片所受载荷是强度分析的关键，其中空气动力是最2水平轴风力机叶片的空气动力学复杂的。目前，计算风力机叶片的气动载荷有动量一叶素理论、(计2．1CFD数值模拟算流体动力学)CFD和风洞试验等方法。计算流体动力学(Com—把原来在时间和空间上连续的物理量场，用一系列有限离散putationalFluidDynamics)是通过计算机数值计算和图象显示，对点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于包含流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。文南I每匿这些离散点上场变量之间关

8、系的代数方程组，然后求解代数方程过全三维的流动数值模拟，可以全面获取叶片的气动胜能，绘制出了组获得场变量的近似值。叶片附近流场的速度矢量图和叶片表面风压力等值线图。虽然CFD2．2叶素一动量理论(BEM)方