海上风电叶片结冰对气动和结构性能影响的数值研究

摘要整理

近年来，许多风力发电机组已安装在寒冷气候地区，面临结冰现象的威胁。本文重点研究了大气结冰条件下风力发电机组的气动和结构性能。首先，采用QBlade软件对NACA 4412翼型进行了气动分析，分别模拟了清洁翼型和结冰翼型的气动特性。其次，采用有限元法（FEM）通过ABAQUS软件模拟了100 mm冰厚条件下风力发电机叶片的结构行为。在此基础上，对两种复合材料和两个叶片位置进行了对比研究。选用Hashin准则识别结构失效模式，确定结构最敏感区域。研究结果表明，当冰层在叶片前缘积累并改变翼型轮廓时，风力发电机组的气动和结构性能均显著下降。结冰导致的翼型形状改变直接影响了气动升阻特性，进而改变了叶片所受的载荷分布，最终影响结构的应力应变状态和失效风险。

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