前缘磨蚀对风力机叶片材料特性影响的数值研究

来源：机床与液压杂志2021年第24期北京时间：

作者：甄琦，张寅，陈松利，闫彩霞，万大千，孙凯

单位：内蒙古农业大学能源与交通工程学院；内蒙古农业大学能源与交通工程学院；内蒙古农业大学能源与交通工程学院；内蒙古农业大学能源与交通工程学院；内蒙古农业大学能源与交通工程学院；内蒙古农业大学能源与交通工程学院

摘要：为探究风沙环境下前缘受损风力发电机叶片的载荷变化，基于有限元法对受损叶片进行数值模拟，研究不同载荷、不同冲蚀程度以及不同材料对叶片的应力、位移、固有频率的影响。结果表明：当冲蚀程度在0 mm×0 mm至1 mm×1 mm之间，冲蚀的深度和厚度对叶片应力的影响较小；叶片材料密度增大，风轮的转速增高，对叶片的应力影响较大；提高风速虽然使叶片气动载荷增大，叶片整体应力增大，但是应力趋势变化不明显；冲蚀程度增大对叶片位移影响较小；提高风速或者提高风轮转速会使叶尖最大位移增大，同时材料密度大的叶片位移更大；在叶片的前3阶模态分析中，冲蚀程度对叶片影响极小，在第8阶模态中，随着冲蚀程度增大，叶片的固有频率逐渐减小。

关键词：风力发电机;叶片;冲蚀程度;有限元分析;应力;位移

基金资助：国家自然科学基金地区科学基金项目(51766017)；内蒙古自然科学基金面上项目(2019MS05035)