来流条件对风力机叶片流固耦合特性影响研究
作者:李德顺; 朱莹
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针对不同入流条件下风力机叶片的振动,采用数值方法研究了速度和风切变指数对叶片流固耦合振动的影响。以NREL的5MW风力机叶片实尺度模型为研究对象,采用不同风切变指数的进气道条件,通过数值方法得到不同进气道条件下叶片表面载荷、压力分布和载荷随方位角的变化规律。基于单向流固耦合方法,计算了不同工况下结构的耦合变形、应力、应变和模态频率。结果表明,叶片主要承受轴向载荷脉的作用,叶片表面载荷的最大值主要在叶展方向85%~90%的截面上。与均匀流作用下的耦合结果相比,风剪切气流作用下的叶片截面载荷、压力分布、结构耦合变形、应力、应变和模态频率增加,并随着风切变指数的增加而增加,考虑风切变的影响可以更准确地反映大气边界层中流体对叶片的耦合作用,这对研究风机叶片流固耦合动力特性具有重要意义。