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大型风电叶片的结构分析和测试

2016-09-07  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:风力发电机的叶片(下文简称叶片)是风电设备将风能转化为机械能的关键部件,其制造成本约占风机总成本的15%——30%。
中国风力发电网讯:1、引言
风力发电机的叶片(下文简称叶片)是风电设备将风能转化为机械能的关键部件,其制造成本约占风机总成本的15%——30%。大型风力发电机的叶片基本由复合材料制成,叶片设计与制造是风电机组的技术关键。目前,国内多家叶片生产企业都在自主开发新型号叶片,设计中所用的工具也不尽相同。FOCUS软件是用于风电机组及组件(如叶片)快速设计分析的软件工具,在国际风电设备工业有超过10年的应用史。相对于使用三维建模软件和有限元计算软件结合的设计路线,使用FOCUS软件更为便捷。
本文通过使用FOCUS软件对某型号叶片直接完成建模,对其进行了模态和结构静力学分析,并与实际叶片的模态和静力试验结果进行了对比分析。
2、模型建立
FOCUS拥有独特的对叶片进行详细设计的交互式建模工具。在对叶片进行逐步定义的同时,三维的交互式显像会对设计变化给出直接反馈。使用FOCUS软件对本文所研究的叶片进行建模,第一步是通过一系列坐标点定义翼型轮廓线,第二步是在三维空间中设置翼型位置、放大比例、旋转角度、预弯等来建立气动外形,第三步是定义材料,第四步是定义铺层边界,第五步是根据铺层边界和设计厚度定义铺层,从而完成了风机叶片的建模。该叶片是由压力面壳体、吸力面壳体和前后缘两侧抗剪腹板结构组成,其中壳体由蒙皮、大梁、大梁两侧的芯材、后缘增强层和叶根增强层组成,所涉及的主要增强材料包括单轴向布、双轴向布、三轴向布、Balsa木、PVC泡沫。
3、重量分析
对该模型提取截面属性,并通过后处理选择叶片重量,得到叶片计算重量分布,见图1。
从图1可知,该叶片重量在0——1m处的斜率最大,表明在叶根处的单位重量最大,这是由于叶根段需要达到一定的铺层厚度满足打孔需要。其计算重量为7683kg,实际样片的称量重量为7675kg,偏差0.1%,二者非常接近,表明模型与实际一致性好。

 
 

(来源:可再生能源)

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