小型风力机叶片全覆冰仿真和模态试验对比研究

摘要

风力机叶片覆冰后会影响风力发电机组正常工作,甚至会使风力机过载、叶片折断,进而造成安全事故和资源浪费。应用ANSYS模态仿真和模态试验两种研究方法,探究风力机叶片在不同覆冰厚度下模态参数的变化,得到叶片前四阶振型和固有频率。结果表明,仿真和试验模态测试结果接近,振型相符,基频的误差在3%以内。覆冰后叶片一阶固有频率振型为挥舞,从第二阶开始,出现挥舞和摆振方向的耦合模态振型。前四阶振型随着覆冰厚度增加振动形式保持不变,主要振动形式为挥舞摆动,叶尖处的振幅逐渐变小。随着覆冰厚度的增加,叶片固有频率逐渐降低,在覆冰厚度为30 mm时,叶片基频比不覆冰降低28.7%。