复合材料风电叶片的建模及载荷仿真

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本文采用计算机建模仿真的方法,针对1.5MW大型风力发电叶片的建模及主载荷仿真的可行性途径进行了研究。由于风力发电叶片几何外形和边界条件的复杂性,故采用有限元分析的方法解决该类问题。   用三维机械制图软件对叶片进行了三维几何建模,为后续的仿真分析奠定基础。利用ANSYS有限元计算分析软件对叶片进行有限元建模。研究了在ANSYSWORKBENCH环境下采用基于计算流体力学的数值模拟方法,利用有限元体积法对单片叶片在风场中受到的气动力载荷进行了模拟分析,并通过多场流固耦合的方法,在此计算结果的基础上对叶片在实际工况下的承载进行了模拟。   本论文通过模拟风力发电叶片的静力学试验及振动模态分析,并与试验数据进行了对比,验证了所建模型的力学性能贴近实际叶片。对叶片实际工况中的承载情况进行了模拟分析,并进行了屈曲稳定性分析,得到了叶片整体的应力、应变及叶身可能发生屈曲位置的分布规律。最后,在分析结果的基础上,针对风机叶片的铺层结构设计提出了改进方案。   以上所做的工作,目的是希望寻找一种研究风力叶片结构特性的新方法,为以后的风力机叶片设计与研究提供一种新途径和参考。  
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