复合材料风力机叶片在停机故障工况下的动力学数值分析

摘要整理

为确保复合材料柔性叶片在强风条件下的安全性和结构完整性，本研究采用双向流固耦合（CFD-FEM）框架，对IEA 15 MW风力机叶片在桨距系统故障导致的应急停机工况下的极端气弹响应进行了深入研究。相比现有简化模型和单向耦合方法，本研究建立了完整的流固耦合分析模型，重点考察了风速和桨距系统故障对停机停放工况下叶片气动载荷、位移响应和结构应力的影响。研究结果表明：在无桨距调节条件下，叶片承受极端载荷，推力约为有桨距调节工况的15倍，峰值应力为其8.6倍。同时出现1.969 Hz的高频响应特征，随着风速增加或在无桨距调节工况下，气弹不稳定风险显著增加。应力分析表明，高应力主要集中在主梁区域，无桨距调节工况下峰值应力位置更靠近叶根。本研究揭示了复合材料柔性叶片停机过程中的潜在风险，为结构安全设计和针对性监测提供了参考依据。

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