鋪層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)葉片流固耦合分析.pdf

1、葉片作為風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能的好壞直接影響整機(jī)的可靠性。對于工程設(shè)計(jì)而言，準(zhǔn)確分析葉片結(jié)構(gòu)性能與氣動性能的重要性不言而喻。目前，國內(nèi)外學(xué)者主要基于葉片的整體強(qiáng)度進(jìn)行研究，忽略了葉片真實(shí)的局部特性;另外，葉素動量理論(BEM)只能獲得葉片同一截面段間的氣動性能;實(shí)際上，葉片截面段間的氣動性能復(fù)雜，前緣與后緣附近的氣動性能存在著較大差異。針對該問題，本文發(fā)展了一種葉片初步鋪層設(shè)計(jì)的方法，通過建立鋪層結(jié)構(gòu)的有限元模型，對復(fù)合材料葉片鋪層的

2、結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行了驗(yàn)證。為了更加準(zhǔn)確分析鋪層結(jié)構(gòu)葉片，考慮了葉片結(jié)構(gòu)與流體的耦合作用，進(jìn)行了流固耦合分析，與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比研究。
　　本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)通過對比實(shí)驗(yàn)值，驗(yàn)證了S809扭曲葉片物理模型與網(wǎng)格劃分的合理性，從而證明了葉片結(jié)構(gòu)和流體域建模方法、扭曲葉片網(wǎng)格劃分策略及基于CFX的CFD分析的可行性。
　　(2)對S809葉片進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)后建立有限元鋪層結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合BEM法與Tsai-Wu

3、失效準(zhǔn)則證明了鋪層設(shè)計(jì)合理。在極端風(fēng)速50m/s與常規(guī)風(fēng)速7m/s下，對比研究了BEM法與單向流固耦合法，研究表明，單向流固耦合較BEM法獲得的最大強(qiáng)度指標(biāo)值小了近36％與25％，存在較大差異，但是兩者分析得到的最大強(qiáng)度指標(biāo)值都處于同一位置，且單層與單層間強(qiáng)度指標(biāo)值變化梯度接近;單向流固耦合較BEM法獲得葉尖最大位移小了近20％。
　　(3)在特定7m/s風(fēng)速下，對比研究了鋪層結(jié)構(gòu)葉片單向流固耦合與雙向流固耦合。通過實(shí)驗(yàn)對比表明，