針對風力機葉片后掠對其彎扭耦合特性和氣動性能的影響進行研究。以某5 MW風力機直葉片為原型,以葉片積疊線為二次曲線,設計2種葉尖后掠量不同的后掠型葉片。運用"超級單元"方法,建立葉片動力學模型。通過葉片動力特性數(shù)值仿真,對比分析直葉片和后掠葉片固有頻率和振型隨后掠量的變化情況;通過靜載數(shù)值實驗,測量葉片各截面的彎曲和扭轉(zhuǎn)角度,分析彎扭耦合系數(shù)沿積疊線分布規(guī)律及其與后掠量的關系;通過葉片氣彈耦合數(shù)值分析,比較后掠葉片在各風速下的風輪功率特性和推力特性,以研究葉片后掠對風輪氣動特性和載荷特性影響。分析表明:風力機后掠葉片具有明顯的揮舞彎曲與扭轉(zhuǎn)變形耦合特性,在輸出功率、葉根力矩、扭矩、推力等風力機性能參數(shù)上也有明顯變化。

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【部分圖文】：

圖12各風速下風輪推力分布

圖12是各風速下風輪推力分布。由圖12可知，在6～10m/s之間，3種葉片推力變化不大。在額定風速（11.4m/s）下達到最大值，但3種風輪的推力明顯隨后掠量的增加而減少（分別為0.754、0.732、0.711MN），后掠I、II型較直葉片風輪推力減少百分比分別為3.0%....

圖13各風速下風輪功率輸出

3種葉片模型風輪的輸出功率如圖13所示。從圖13可看出，在6～9m/s之間，3種風輪產(chǎn)生的功率差異較小，其中7～9m/s之間功率值幾乎相同。在9～11.4m/s之間，后掠型風輪輸出功率要明顯大于直葉片風輪，其中在10m/s時，后掠Ⅱ型風輪產(chǎn)生的功率較直葉片風輪高約450....

圖1彎扭耦合梁

風力機葉片的彎扭耦合是指葉片在風力機旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)外的彎曲變形（包括揮舞與擺振變形）與葉片繞自身軸線的扭轉(zhuǎn)變形間的耦合關系[7]，其耦合程度的大小對葉片結構特性（如振動模態(tài)）和氣動力特性均有較大影響。為了定量研究葉片彎扭耦合，對葉片結構與氣動特性的影響，定義彎扭耦合系數(shù)定量表征耦合程....

圖25MW風力機葉片三維模型

如圖2所示，本文以美國可再生能源實驗室（NREL）發(fā)布的5MW近海風力機為上風向變速變槳距風力機為原型，其葉片截面剛度分布、質(zhì)量分布與翼型等參數(shù)及各截面翼型氣動特性等參數(shù)可參考文獻[9]。使用專業(yè)三維建模軟件SolidWorks建立其葉片的三維模型并使用其分割功能劃分單元。2....

本文編號：3948326