校企合作毕业设计

大型海上风电动态大变形叶片气动、气弹性能研究

能源与动力工程

资助企业: 上海交大航空发动机科技有限公司

企业导师: 邵正荣

指导教师: 沈昕

项目成员: 常志强 李唯一 王速

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项目简介

项目概述

叶片是风电机组的核心部件,准确地计算出叶片的动态空气动力分布,对整机设计起着至关重要的作用。风电机组大型化使现代叶片设计的更加细、长、柔,另外我国海洋气候复杂多变,完全参照国外的技术经验已不能满足我国海上风电发展需求。本项目通过建立可考虑复杂工况和风力机叶片大变形条件下的气动和气弹性能预测方法,为风力机设计提供准确的载荷预测模型。

项目目标

建立一个可考虑复杂工况和风力机叶片大变形条件下的风力机叶片气动弹性力学模型,该模型包含叶片结构模型和叶片气动模型。并采用此模型进行风力机叶片的气动、气弹性能预测。

项目成果

建立了基于非定常BEM的叶片气动模型和基于几何精确梁理论的叶片结构模型,采用基于预测-矫正的时间推进算法,将气动模型和结构模型耦合完成了叶片气弹模型的构建;并对模型中包含的二维翼型气动模型进行了优化,建立了改进LB动态失速模型。

使用改进的LB动态失速模型进行了二维翼型恒定来流、变来流下的气动、气弹性能分析,考虑来流速度、初始攻角的影响及亚临界hopf分岔现象。

使用构建的叶片气弹模型,以NREL 5MW风机为例,进行了包括定常工况、偏航工况和塔影效应影响下的气动、气弹性能分析。

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