3+kW小型风力机叶片的分析.pdf

第36卷第4期 农业装备技术 V01．36№．4 2010年8月 AgriculturalEquipment＆Technology Aug．2010 3kW小型风力机叶片的分析 池 雯 (江苏联合职业技术学院镇江机电分院) 摘要：提出了一种风力机叶片的建模方法，通过有限元分析软件ANSYS对风力机叶片进行模态分 析，得出叶片十阶模态频率信息图和振型的固有频率和变形图，并分析了叶片容易折断的部位和原 因。设法避免叶片发生共振，减小叶片振动时的振幅，最终为解决叶片断裂问题打下基础。 关键词：风力机；叶片；分析 0引言 式(2)中左上角子矩阵产生三维图形比例、对 称、错切和转换变换；左下角子矩阵产生平移变换； 叶片是风力发电机组中受力最复杂的部件。它 右上角子矩阵产生透视变换；右下角子矩阵产生全 不停地旋转，各种激振力几乎都是通过叶片传递出 比例变换。 去的。无论是地球附面层形成的风的不均匀流，还是 1．2叶片截面坐标变换 重力的影响以及阵风等因素，都是作用在叶片上。它 上述矩阵变换较复杂，故本文基于上述原理采 展向长、弦向短，柔性较好，是一个容易发生振动的 用以下思路进行变换。基于点的坐标的几何变换理 细长弹性元件，风力机各种机械振动首先发生在叶 论求解叶片各截面在空间实际位置的三维坐标，其 片上。同时叶片还是一个典型的气动力元件，在旋转 思路为：翼型上下弦数据(‰，如)，转换为以翼型气动 过程中不但要承受机械振动，还要承受气动力的作 中心为原点的二维坐标(轧Y。)，转换为叶素各离散 用。 点空间实际坐标(髫，Y，z)。建立三维坐标系：设叶片 1风力机叶片三维模型建立 根部r=O的叶素平面为XOY平面；叶展方向为z轴 正向；原点设在r=O的叶素平面的气动中心。叶片轮 本文采用Pro／Engineer绘制叶片3D图。使用 廓线各离散点坐标(戈，’，，彳)。 Pro／Engineer进行叶片的实体建模的基本过程为：控 具体求解步骤如下： 制截面的线框造型——曲面造型——实体造型。下 (1)通过Profili软件获取翼型数据(粕，yo)。 面详细介绍建模过程。 (2)求解以翼型气动中心为原点、翼型前后缘连 1．1叶片截面空间坐标 线为x轴的二维坐标(轧Y。)，设气动中心坐标为(石， 图形位置的变换实质是对图形上各点进行不 y)。则： 同空间的坐标变换，因此应用坐标变换的齐次矩阵 (戈l，，，1)=(龙o，殉)一(髫，Y) 可把某一点在两坐标系中的转化关系(映射)表示