考虑气动弹性的风力机叶片性能分析

陈佳慧，王同光

(南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室，江苏 南京 210016)

0 引言

随着风力机朝着大尺寸、大挠度的方向发展，叶片的气动弹性问题日益引起关注。目前国内外已有的风力机叶片气动设计方法和软件大都是假设叶片为刚性体，即在不考虑叶片弹性变形的前提下，通过改变叶片的翼型、弦长和扭转角沿展向的分布来设计满足一定气动特性要求的叶片外形。然而，由于真实叶片并不是刚性的，在实际的运转状态下，必然产生弹性变形。对于大型风力机叶片，由于设计功率成倍增加，所受载荷大幅提高，受制于重量与体积，结构更为细长。刚度降低会产生较大的弯曲和扭转变形，导致叶片在实际运转中气动外形与设计外形产生偏差，使叶片偏离原设计点，影响气动效率，并对风力机正常运转造成较大的影响［1-2］。因此，研究气动弹性对叶片以及风力机组的影响，并将其应用于叶片设计与优化，对提高叶片气动性能、气动设计准确性和结构安全性，有重要意义。

本文将气动弹性影响引入风力机叶片的气动计算中，对一大型变桨型风力机进行了多种风速下叶片载荷及风轮性能等计算，并与刚性假设下的原计算结果进行对比，分析了气动弹性对叶片气动外形的改变，以及气动弹性对风轮性能的影响;并对气动弹性引起载荷重新分布的情况进行了计算，分析了其对结构设计的影响。

1 方法描述

静……