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机械科学与技术2025年第07期:复合材料风机叶片结构力学特性和强度分析

来源:期刊VIP网 时间:


作者:吕安强;魏伦;

单位:华北电力大学电子与通信工程系;华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室;

摘要:为研究风压、离心力以及重力对叶片结构特性和材料强度的影响,该文建立了1.5 MW风机叶片模型,结合复合材料铺层,利用流体力学法(Computaional fluid dynamics, CFD),计算叶片气动载荷分布并加载至叶片表面,分析叶片在不同风速、转速以及相位角下的应力、位移和强度变化规律。结果表明:叶片的最大位移、最大应力以及最大逆保留因子(Inverse reserve factor, IRF)随转速变化符合三次多项式规律。应力和IRF较大的区域主要集中在叶片展向0.2R和0.3R~0.7R处;最大位移和最大应力在风速较小时随相位角变化明显,最大IRF在各风速下随相位角变化都比较明显;最大IRF随相位角变化的曲线呈W型,其拟合曲线符合2阶Fourier函数。该文研究成果可为叶片设计或运维监测提供理论和数据参考。

关键词:风机叶片;;复合材料;;强度分析;;力学特性分析;;逆保留因子(IRF)

基金资助:国家自然科学基金项目(52177141)