基于气弹耦合理论的风力机叶片气动与结构性能数值模拟  被引量:2

Numerical Simulation of Aerodynamic and Structural Performance For Wind Turbine Blades Based on Aeroelastic Coupling Theory

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作  者:王旭东[1] 王立存[1] 夏洪均[1] 

机构地区:[1]重庆工商大学制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室,重庆400067

出  处:《机械设计与研究》2015年第2期62-65,69,共5页Machine Design And Research

基  金:国家自然科学基金资助项目(51205430);重庆市自然科学基金资助项目(cstc2011jjA 70002);中国博士后科学基金特别资助项目(2013T60842)

摘  要:以动量叶素理论为基础,充分考虑叶尖损失对风轮空气动力学特性的影响,建立了新的风力机叶片气动性能分析模型。基于结构动力学原理,建立了风力机风轮旋转工作条件下叶片的结构性能分析模型。通过研究风力机叶片在其载荷特征作用下的变形对风场来流的影响,耦合叶片的气动及结构力学模型,提出了一种旋转风力机叶片的气动与结构性能分析方法,使得风力机叶片的性能参数分析更为准确。以某5MW风力机风轮为算例,数值模拟了该风轮的气动载荷及输出功率特征,对比分析了该风轮不同风速及不同时刻条件下叶片的预弯变形及振动特性,很好的验证了提出模型的可靠性。研究结果对风力机叶片的疲劳寿命预测和振动噪声预估有着重要的理论意义。Using the Blade Element Momentum theory,and fully considering the influence of the blade loss on the aero dynamic of wind turbine,the aerodynamic characteristics model for new wind turbine blades is built. Based on the structural dynamics,the structural characteristics model for rotating wind turbine blades is established under the rotating conditions of wind turbine rotors. The relation between the displacements of wind turbine blades and wind flow are discussed,then a new mehod that can simulate the wind turbine blade performance is presented based on the aerodynamic and structural model. As an example,one 5MW wind turbine rotor is chosen that the aerodynamic loads and output power are simulated. The pre-bending displacement and vibration response are investigated and compared between different wind speed and working time to prove the accuracy and reliability of the model presented in this paper. The results have important theoretical significance for the fatigue life prediction and vibration noise estimation of wind turbine blades.

关 键 词:风力机叶片 气弹耦合 气动特征 预弯变形 振动响应 

分 类 号:TK83[动力工程及工程热物理—流体机械及工程]

 

参考文献:

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引证文献:

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