結(jié)合翼型泛函集成理論與葉片截面剛度矩陣數(shù)學(xué)計(jì)算模型,提出了風(fēng)力機(jī)中等厚度翼型氣動(dòng)性能與結(jié)構(gòu)剛度特性的一體化設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)了翼型氣動(dòng)性能與葉片截面剛度特性的同時(shí)提高。對(duì)考慮葉片截面鋪層參數(shù)變化設(shè)計(jì)的WQ-B300翼型與DU97-W-300翼型進(jìn)行了氣動(dòng)性能與結(jié)構(gòu)剛度特性對(duì)比分析,結(jié)果表明:相比于DU97-W-300翼型,WQ-B300翼型的氣動(dòng)性能與葉片截面剛度性能均有顯著提高,其揮舞剛度和擺振剛度分別提高了6.2%和8.4%,驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方法的可行性,給風(fēng)力機(jī)中等厚度及大厚度翼型設(shè)計(jì)提供了一種思路。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)機(jī)械工程. 2020,31(19)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

一般翼型的轉(zhuǎn)化變化

風(fēng)力機(jī)葉片的截面結(jié)構(gòu)如圖2所示,主要由葉片前緣、主梁、尾緣及腹板組成,每一部分均由不同復(fù)合材料層合板鋪設(shè)而成。在計(jì)算葉片截面剛度特性時(shí),利用離散化及等效剛度疊加思想[13-14],將葉片截面沿著風(fēng)力機(jī)翼型廓線(xiàn)方向離散成若干單元,該區(qū)域單元等效特性通過(guò)單元中各鋪層的有效工程常數(shù)加權(quán)得到,其中有效工程常數(shù)利用復(fù)合材料層合板理論來(lái)計(jì)算,而各區(qū)域單元的葉片結(jié)構(gòu)特性則通過(guò)各區(qū)域單元的等效特性疊加計(jì)算得到。由此,便可獲得整個(gè)風(fēng)力機(jī)葉片的截面剛度特性。在進(jìn)行葉片截面剛度矩陣計(jì)算時(shí),葉片翼型的氣動(dòng)形狀及截面鋪層參數(shù)尤為重要,其中翼型廓線(xiàn)直接決定葉片氣動(dòng)性能,內(nèi)部鋪層參數(shù)(鋪層厚度、鋪層角度及鋪設(shè)順序等)直接決定葉片的剛度特性。風(fēng)力機(jī)葉片截面離散后,若干個(gè)層合板組成各離散單元。而每個(gè)鋪層的有效工程常數(shù)可由下式計(jì)算:

式中,i表示離散單元中的第i個(gè)鋪層;m為該離散單元的層合板總層數(shù);E x,i ply 為離散單元中第i層的有效彈性模量;t i ply 為該離散單元中第i個(gè)層合板厚度;A i ply 為離散單元中第i個(gè)層合板截面積;wseg為該離散單元的寬度;G xy,i ply 為有效剪切模量。利用加權(quán)法同樣可以計(jì)算葉片截面彈性中心:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]葉片表面粗糙條件下鈍尾緣翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 張旭,張孟潔,王格格,李偉,阮江濤.  中國(guó)機(jī)械工程. 2019(06)
[2]幾何特性對(duì)風(fēng)力機(jī)翼型粗糙度敏感性的影響[J]. 劉洪鵬,嚴(yán)儒井,王玉忠,王擎.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(14)
[3]風(fēng)力機(jī)葉片翼型型線(xiàn)集成設(shè)計(jì)理論研究[J]. 王旭東,陳進(jìn),張石強(qiáng).  中國(guó)機(jī)械工程. 2009(02)



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