风力机变桨故障叶片载荷特征及仿生分形与原始结构对比研究

摘要

为探究切出风速下风力机变桨故障叶片的载荷及动力学特征,利用FAST软件进行数值计算,发现载荷及叶尖位移分别为变桨成功叶片的13.6和14.2倍,可知变桨故障叶片极可能发生结构失效断裂事故。为改善结构力学性能,提出结合仿生方法及分形理论的新构型叶片,并通过有限元分析与原始叶片进行对比,其中载荷边界条件来自以数据库方式存储FAST计算结果的叶片17段载荷数据。结果表明:仿生分形叶片重量及叶尖位移分别比原始叶片减少23.4%和19.7%;同时,结构屈曲分析显示,仿生分形叶片一阶屈曲因子为1.858,比原始叶片提高33.6%,极大增加了叶片结构安全性。