王 琼, 魏克湘,耿晓锋

(湖南工程学院 机械工程学院， 湘潭 411101)



多兆瓦级风力机叶片的优化设计与动力学特性分析

王 琼, 魏克湘,耿晓锋

(湖南工程学院 机械工程学院， 湘潭 411101)

考虑实际气流流动过程中周向速度的变化情况，即采用Schmitz理论来设计2 MW风力机叶片的气动外形.将计算得到的叶片翼型参数进行坐标变换，获得各个截面上叶素的三维坐标，利用三维建模软件建立叶片的三维实体模型，并将其导入至有限元分析软件中，进行模态特性和气动弹性分析.讨论了不同铺层厚度和铺层角度对叶片模态特性和气动弹性的影响规律.仿真结果显示：在铺层厚度为0.6 mm和铺层角为60°时，叶片具有较好的模态特性；叶片所受的气动集中载荷随着叶片弦长几乎成线性增长，且在弦长最大时集中载荷最大；当铺层角等于44°时，叶片在气动载荷作用下的最大集中应力最小，具有最佳的气动弹性特性.

风力机叶片；模态分析；气动弹性

0 引 言

风能作为一种清洁的可再生能源，正越来越受到世界各国的重视.2001年以来，全球每年风电装机容量增长速率为20%～30%，世界风电正以迅猛的速度发展[1].近年来，在国家政策引导下，我国风力发电得到了广泛的应用和发展，总装机容量已居世界第一.2012年，风力发电量已超过了核电，成为火电、水电之后的第三大电力来源.根据“十二五规划”，到2020年，我国风电总装机容量将达到2 亿千瓦，年发电量达到3900亿度.在此过程中, 将加快风电技术……