兩個不同尺度水平軸風(fēng)力機葉片流固耦合數(shù)值模擬.pdf

1、能源的開發(fā)利用與人類社會發(fā)展息息相關(guān)，隨著化石燃料燃燒對全球環(huán)境造成的污染問題越來越嚴(yán)重，清潔可再生能源越來越受到全球各國的重視，其中風(fēng)能作為一種可再生能源，發(fā)展也越來越快。隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，1.5MW和2MW風(fēng)電機組成為如今的主流機型，由于風(fēng)力發(fā)電機葉片弦向短、展向長的特點，空氣氣流與柔性葉片之間相互作用顯著，流固耦合作用直接影響著風(fēng)力機葉片的結(jié)構(gòu)特性和氣動特性。本文具體研究內(nèi)容如下:
　　本文首先闡述了流固耦合基本知識，介紹

2、了流固耦合分類與計算方法。進行流固耦合計算時，對葉片進行等效結(jié)構(gòu)建模，并與模態(tài)頻率實驗值比較進行模態(tài)校核，證明等效結(jié)構(gòu)建模的可行性。
　　對NREL PhaseⅥ小型風(fēng)力機進行了單、雙向流固耦合計算，研究表明:單、雙向流固耦合時，在計算穩(wěn)定的前提下，葉片結(jié)構(gòu)特性結(jié)果一致，葉根處出現(xiàn)應(yīng)力集中，葉片變形最大位置在葉尖;雙向流固耦合時，可分析葉片變形響應(yīng)對葉片氣動特性的影響，對于PhaseⅥ風(fēng)力機由于風(fēng)輪直徑較小，葉片變形不明顯，流固耦

3、合作用對風(fēng)輪輸出功率影響基本可以忽略。
　　為了更具有代表性，對大型2MW Tj(ae)reborg風(fēng)力機進行了軸向來流和偏航來流下的雙向流固耦合計算，與PhaseⅥ風(fēng)力機結(jié)果不同的是，Tj(ae)reborg風(fēng)力機葉片應(yīng)力集中出現(xiàn)在中外葉展段。軸向來流時，中高風(fēng)速下流固耦合作用對葉片出力影響作用顯著;偏航來流時，由于葉片氣動載荷隨葉片方位角周期性變化造成葉片變形和應(yīng)力分布周期性變化，并且偏航來流時局部位置葉片變形和應(yīng)力集中較軸向