风电叶片尾缘结构稳定性研究

玻璃钢/复合材料 ›› 2018, Vol. 0 ›› Issue (1): 12-17.

风电叶片尾缘结构稳定性研究

袁巍华¹, 吴玉国¹, 王国付¹, 秦志文^{2, 3, 4}

1.辽宁石油化工大学,抚顺113001;
2.中国科学院工程热物理研究所,北京100190;
3.国家能源风电叶片研发实验中心,北京100190;
4.中国科学院风能利用重点实验室,北京100190

收稿日期:2017-08-25 出版日期:2018-01-20 发布日期:2018-01-20
通讯作者: 张磊(1981-),男,工学博士,副研究员,主要研究方向为叶片增功技术、钝尾缘风电叶片、叶片数值计算方法及流动机理,zhanglei@iet.cn。
作者简介:袁巍华(1992-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为风电叶片结构强度分析。
基金资助:
自然科学基金(51476171);863课题(2012AA051303)

STUDY ON THE STABILITY OF WIND TURBINE BLADE TRAILING EDGE STRCTURE

YUAN Wei-hua¹, WU Yu-guo¹, WANG Guo-fu¹, QIN Zhi-wen^2,3,4

1.Liaoning Shihua University, Fushun 113001, China;
2.Institute of Engineering Thermophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;
3.National Research and Development Center of Wind Turbine Blade, Beijing 100190, China;
4.Key Laboratory of Wind Energy Utilization, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

Received:2017-08-25 Online:2018-01-20 Published:2018-01-20

摘要/Abstract

摘要： 最大弦长附近的尾缘局部屈曲是风电叶片的主要失效模式之一。为研究该问题,采用有限元方法模拟了不同相对厚度的翼段尾缘屈曲模式及增强措施。分别选择19%、24%和35%相对厚度翼段,探讨增加铺层、填充泡沫或填充轻木3种方式对尾缘抗屈曲能力的影响。通过有限元特征值屈曲分析表明:增加叶片尾缘铺层厚度可以有效抑制尾缘位移并提高尾缘抗屈曲能力,同时随着翼型相对厚度的减小,增强效果呈增长趋势,但叶片质量明显增加;轻木芯材与泡沫芯材相比密度大且价格昂贵,并没有展现出明显优于泡沫芯材的抗屈曲能力;在叶片尾缘处弦向填充适当长度泡沫对叶片质量影响非常小并可以显著提高尾缘抗屈曲能力,是一种高效提高尾缘稳定性的方案。

关键词: 风电叶片, 尾缘屈曲, 有限元, 实体单元

Abstract: Local buckling of trailing edge near the maximum chord length is one of the main failure modes of wind turbine blades. The finite element method is used to simulate the buckling mode and the enhancement of the trailing edge with different relative thickness airfoils. Three blade sections with relative thickness of 19%, 24% and 35% are simulated to study the effects of laminates, filling of foam or balsa on the trailing edge buckling. The buckling analysis with finite element eigenvalue shows that the overlay of the blade shell at trailing edge can effectively inhibit the displacement and improve the stability of the trailing edge. Moreover, the effect of overlay increases with the decrease of airfoil thickness. But, the mass grows quickly with layers. On the other hand, filling of PVC foam with appropriate length at the trailing egde can also obviously improve the structure stability but rarely increase the mass. Compared with PVC foam, balsa has similar effects.

Key words: wind turbine blade, trailing edge buckling, finite element, solid element

中图分类号:

TB332
TK83

袁巍华, 吴玉国, 王国付, 秦志文. 风电叶片尾缘结构稳定性研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2018, 0(1): 12-17.

YUAN Wei-hua, WU Yu-guo, WANG Guo-fu, QIN Zhi-wen. STUDY ON THE STABILITY OF WIND TURBINE BLADE TRAILING EDGE STRCTURE[J]. Fiber Reinforced Plastics/Composites, 2018, 0(1): 12-17.

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