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作者：朱海波;缪维跑;李春;王海生;岳敏楠;
单位：上海理工大学能源与动力工程学院;
摘要：垂直轴风力机因其易大型化优势逐渐成为研究热点，但涉及结构方面的研究较为有限。因此，以5 MW垂直轴风力机为研究对象，提出了满足结构性能需求的叶片及支撑杆复合材料铺层设计方案。通过计算流体力学方法获得极端环境下气动载荷并加载至风力机表面，利用有限元方法对其进行静力学及模态分析。结果表明，提出的风力机叶片、支撑杆及塔架等主要结构部件在极端载荷下有足够的安全性，其最大位移位于叶片尾缘顶部，最大应力位于塔架与支撑杆连接处，最大应变位于与支撑杆接触的叶片腹板；停机迎风状态下垂直轴风力机风轮仍存在较强的扭转载荷特征；风轮工作频率小于风力机1阶固有频率，且其相对差超过10%，风轮在额定条件下不会发生共振。
关键词：垂直轴风力机;;叶片;;复合材料;;结构设计;;有限元分析
基金资助：国家自然科学基金项目（51976131,52006148,52106262）~~
