旋转激振气流下风力机风轮振动及应力谐响分析

摘要

风力机叶片的断裂与运行过程中的振动密切相关。基于ANSYS谐响应分析法,对小型水平轴风力机在旋转激振气流作用下风轮振动的过程中,叶片表面的应力分布规律进行研究。结果发现:在额定工况下,叶片低阶振动的位移主要发生在挥舞方向上;各阶振动下应力最大的位置均出现在靠近前缘的气动中心线附近,一阶振动应力集中的区域出现在0.20D~0.58D(D为叶片长度),二阶振动时应力较大的区域出现在0.71D~0.79D,三阶振动时应力较集中的区域出现在0.79D~0.88D,但以一阶振动的应力最大;在低阶振动中,一阶振动时循环应力的往复拉压作用对叶片的影响最大,也是小型水平轴风力机叶片产生疲劳失效的主要诱因。