水平軸風(fēng)機(jī)葉片氣動(dòng)性能和振動(dòng)特性研究.pdf

1、葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)最重要部件之一,其性能直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)的綜合性能。
　　 小型風(fēng)機(jī)一般選用非扭曲葉片,大型葉片一般選用扭曲葉片。小型風(fēng)機(jī)非扭曲葉片和扭曲葉片氣動(dòng)性能研究及對(duì)比較少,所以這些研究及對(duì)比成為必要研究?jī)?nèi)容。大型風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)質(zhì)量大,成本高,葉片翼型厚度優(yōu)化成為當(dāng)前重要研究課題。大型風(fēng)機(jī)是高聳大型結(jié)構(gòu),葉片的振動(dòng)特性對(duì)于結(jié)構(gòu)安全性至關(guān)重要。為此,本文利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法研究了葉片的氣動(dòng)性能,并對(duì)葉片進(jìn)行了模態(tài)分

2、析,主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)用Wilson優(yōu)化模型設(shè)計(jì)出小型風(fēng)機(jī)扭曲和非扭曲葉片以及大型扭曲葉片,用軟件Pro/E建立葉片幾何模型以及利用ICEM軟件劃分流體計(jì)算模型網(wǎng)格,在CFX軟件中計(jì)算葉片氣動(dòng)性能,用ANSYS軟件對(duì)大型葉片進(jìn)行模態(tài)分析。
　　 (2)改變非扭曲葉片安裝角可較大改善小葉片氣動(dòng)性能,葉片在合適的葉尖速比下能捕獲較多風(fēng)能;扭曲葉片比非扭曲葉片有更好的氣動(dòng)性能。大型風(fēng)機(jī)葉片初始設(shè)計(jì)翼型氣動(dòng)性最好

3、,但是成本相對(duì)較高;相對(duì)厚度增加少量,氣動(dòng)性能降低較少,成本下降,綜合性價(jià)比提高;葉片相對(duì)厚度增加過(guò)大,氣動(dòng)性能降幅加大,成本降低很多,但綜合性價(jià)比大降。
　　 (3)大型風(fēng)機(jī)初始葉片、較厚葉片、最厚葉片都能避開(kāi)葉輪最佳葉尖速比時(shí)的葉輪振動(dòng)激勵(lì)頻率,此時(shí)不會(huì)發(fā)生共振;三葉片低階振型主要是揮舞和擺動(dòng),之間相互耦合也可以忽略,高階振型主要是扭曲振動(dòng);對(duì)比三種葉片十階振型,綜合得出初始葉片振動(dòng)特性最好,較厚葉片降低一點(diǎn),最厚葉片比較差