分段式叶片质量分布对风轮轴向窜动和陀螺效应的影响

摘要

为探究水平轴风力机分段式叶片质量合理化分布方案,优化叶片结构动力学性能,重点研究分段式叶片质量分布方式对风轮轴向窜动和陀螺效应的影响。利用单向流固耦合技术、湍流模型SST方程数值模拟方法及内蒙古工业大学风能太阳能利用技术教育部重点实验室检测设备,考究两段式叶片、三段式叶片的8种质量分布对上述两类振动的影响。结果表明:叶尖质量为60%时对轴向窜动位移影响达15.38%,塔架位移影响范围扩大,加剧叶根和发电机主轴疲劳损伤。叶中质量为60%时对轴向窜动位移影响较小约3.45%;高速旋转的风轮动量矩不断改变方向易在叶根处产生回转式剪切应力,三叶片在同一时刻气动载荷的不对称、质量分布的不均匀使切向力时刻变化,叶尖质量为60%时对陀螺效应振动频率影响达33.50%以上;降低轴向窜动最佳选择为质量分布6方案,降低陀螺效应频率最佳选择为质量分布1方案,同时考虑轴向窜动和陀螺效应最佳选择为质量分布5方案。该结果为降低风轮轴向窜动和陀螺效应提供可行方案,为优化分段式叶片质量分布提供数据支撑。