风力机适应性叶片的参数化建模与有限元分析

叶片是风力发电机组的重要元件,也是受力最为复杂的部件,具有良好空气动力性能的叶片是风电机组高效利用风能、降低整机重量、提高经济效益的关键。风力机适应性叶片是国外提出的一种新型叶片设计方案,能适应风速的变化,自动改变叶片形状,产生合理的扭曲,从而提高风能捕获效果,降低叶片承受冲击载荷,并在高风速时可改善安全性。风力机叶片设计复杂,往往需多次反复,因此,采用参数化设计、分析是改善设计效果、提高设计效率的重要步骤。本课题在分析目前风力发电机组叶片设计理论的基础上,利用参数化设计语言(APDL),实现了风力机适应性叶片参数化设计。APDL程序运行表明,流程合理,修改方便,结果正确,效率较高。论文的主要研究内容如下: 1、适应性叶片设计 在充分分析风力机叶片空气动力学的基础上,根据风力机的输出功率,风力机的设计风速,风能利用系数以及空气密度等叶片技术要求,合理选择适应性叶片翼型,详细确定叶片模型参数。 2、参数化建模 采用APDL语言,通过建立宏文件,只需要对坐标进行平移、旋转、调用宏,然后对截面上的关键点进行缩放即可,减少了每做一个截面都需要重复生成关键点的步骤,而且对于不同的模型,只需对关键点的数据进行修改即可以重新生成所需要的模型,充分利用了ANSYS APDL参数化建模的优点,从而能够快速准确的生成用户所需要的风力机叶片模型。 3、有限性分析 根据具体的风力机叶片参数,完成了叶片结构静力学分析和模态分析。数值计算表明,APDL模型正确,结果合理。