垂直轴风力涡轮机复合材料叶片动态性能的建模与优化

摘要整理

本文研究了风力涡轮机复合材料叶片的动态性能建模与优化，重点调查了复合材料铺层序列以及扭转角（ɸ）和展弦比（AR）等设计参数对风力涡轮机整体性能的影响。采用SolidWorks Simulation 2020软件对两级萨沃尼斯型垂直轴风力涡轮机（VAWT）复合材料叶片进行了设计与仿真。引入改进的力学参数以提高所建模型的可扩展性、可靠性和精度。采用层板板理论计算每个复合材料叶片的等效力学性能。通过有限元分析（FEA）研究了风力涡轮机模型的动态特性（固有频率和对应的振型）。运用田口方法中的方差分析（ANOVA）、信噪比（S/N）和加性模型等工具，评估并获得显著因素，确定风力涡轮机设计参数的最优组合水平。建立了基于响应面法（RSM）的数学模型。结果表明，展弦比对转子性能的贡献率最大（48.08%），其次是铺层序列和扭转角。该研究为复合材料风力叶片的设计优化提供了系统的方法论支持。

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