转子-塔架相互作用、倾斜角和偏航失准对复合材料叶片大型水平轴风力机气弹性的影响

摘要整理

本文详细分析了大型水平轴风力机的转子-塔架相互作用，以及转子倾斜角和偏航失准的影响。采用高保真气弹耦合模型，耦合计算流体动力学（CFD）和结构力学（CSM）。建立了大气边界层（ABL）风速分层模型。在结构力学侧，采用壳元素精确建模每个叶片的复杂复合材料结构。通过对比仅转子模拟和全机模拟结果，分析转子-塔架相互作用，观察到叶片经过塔架前方时，载荷、变形和功率输出出现明显下降。随后引入转子倾斜角，研究其对叶片位移、载荷和性能的影响，这在现有文献中具有创新性。倾斜角改变了重力对叶片变形的贡献，显著影响复合材料的应力分布。最后，引入相对于来流风向的偏航失准，分析由此产生的叶片受力变化。特别地，观察到叶片在每个转动周期内的轴向位移幅值减小。

相关论文