水平軸風(fēng)機(jī)葉片氣動性能和振動特性研究.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性能研究及對比較少,所以這些研究及對比成為必要研究內(nèi)容。大型風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計質(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),葉片的振動特性對于結(jié)構(gòu)安全性至關(guān)重要。為此,本文利用計算流體力學(xué)(CFD)方法研究了葉片的氣動性能,并對葉片進(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軟件劃分流體計算模型網(wǎng)格,在CFX軟件中計算葉片氣動性能,用ANSYS軟件對大型葉片進(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性能。大型風(fēng)機(jī)葉片初始設(shè)計翼型氣動性最好

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