风力机叶片气动载荷的优化研究.pdfVIP

机械设计与制造 第 l0期 130 Machinery Design Manufacture 2014年 l0月 风力机叶片气动载荷的优化研究 毕长飞 (辽宁工程职业学院，辽宁 丹东 118008) 摘 要：为了研究垂直轴风力机的叶片气动性能。利用流固耦合法模拟了垂直轴风力机在实际工况下的气动载荷分析， 模拟结果表明，由于翼型后部较薄，受到的变形应力最大。为了避免因叶片变形而引起风力机整体气动性能下降，提 出了 通过加大翼型后部厚度的方案来提高叶片的强度 ，并通过数值模拟对改进后的翼型做 了气动性能分析，得出了适当的增 加翼型后部厚度，并不会对翼型气动性能造成太大的影响，验证了此方案的有效性。这些研究结论为今后垂直轴风力机 的设计制造提供了一定的参考依据。 关键词：垂直轴风力发电机；叶片翼型；气动载荷：边界条件；ANSYS；优化方案 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文奄编号：1001—3997(2014)10—0130～03 ResearchonOptimizationofAerodynamicLoadsofW indTurbineBlade BIChang-fei (LiaoningGeologicalEngineeringofCareerAcademy，LiaoningDandong118008，China) Abstract：Inordertoresearchdynamicpeffo~nacebladeofverticalaxiswindturbine，itusesthefluidsolidcoupling methodtosimulatetheverticalaxiswindturbineiuinthe~tualconditionofaerodynamicload analysis。Simulationresult showsthatmxadeformationstressfocusthinback．Inordertoavoidbladedeformationincausingwindturbinesaerodynma ic per厂。 cedecline，itproposesthickenbladebacktoimprovethebladestrength．Aerodynamicperformnaceana!ysisis conductedwithdatasimulation，nadresultshowsthatincreasingbladethickdoesnotinfluencebladeaerod~namic pe矿0r?nance，provingprogrma validity，whichsetsfoundationforverticalaxiswindturbinedevelopment． Key Words：TheVerticalAxisW indTurbine；LeafBladeAirfoil；AerodynalnicLoading；BoundaryCondition； ANSYS；TheOptimizationScheme 1有限元国内外发展概况 2ANSYS—CFX简介 有限元法是一种以变分里兹法为基础，主要应用于求解微 CFX是英国某公司为了解决实际工程问题而开发的一款 分方程的计算。该方法以计算机为载体月，主要研究思想是通过分 CFD软件，是世界上第一个通过 IS09001质量认证体系的专业 片近似、进而达到整体逼近来计算相应的物理问题，是以里兹加 CFD软件，在解决实际工程问题的过程中有着很多辉煌的过去，一 分片近似为理论基础，其过程大致可概括为如下内容： 直引领者业界的发展方向。CFX在 1995年收购了旋转机械领域内 首先 ，对求解域进行离散化，把整个求解域离散为有限个仅 的加拿大某公司，