國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》的通知
基于ANSYS的大型風(fēng)機葉片建模研究
基于ANSYS的大型風(fēng)機葉片建模研究 摘 要有限元校核分析是葉片設(shè)計過程中的重要一環(huán),而葉片外形與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定了其有限元模型的建立將十分繁瑣。本文針對750kW風(fēng)機葉片,利用
摘 要有限元校核分析是葉片設(shè)計過程中的重要一環(huán),而葉片外形與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定了其有限元模型的建立將十分繁瑣。本文針對750kW風(fēng)機葉片,利用有限元軟件ANSYS,詳細(xì)介紹了大型葉片的建模過程,并對建模方法提出了一些建議。在建模過程中,采取自下而上的方法建立葉片的實體模型,利用殼單元SHELL91和SHELL99與實常數(shù)相結(jié)合.在劃分網(wǎng)格時采用面賦值法和單元賦值法來模擬復(fù)合材料的鋪層結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置SHELL91的單元參數(shù),利用其“三明治”的特性模擬葉片的夾芯結(jié)構(gòu)。葉片有限元模型的建立為大型葉片的設(shè)計與分析校核做了鋪墊。
1 前 言
隨著全球油價的持續(xù)上漲,新能源的開發(fā)和利用越來越受到重視,國家發(fā)改委在2007年4月發(fā)布《能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中明確指出“十一五”期間,重點發(fā)展資源潛力大、技術(shù)基本成熟的風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)成型燃料、太陽能利用等可再生能源……目前國內(nèi)已有眾多廠家生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備,葉片作為風(fēng)電機組的核心部件之一,是風(fēng)力機捕捉風(fēng)能、轉(zhuǎn)換能量的重要組成部分。但是國內(nèi)生產(chǎn)葉片的廠家以引進國外技術(shù)進行制造為主,對大型葉片的結(jié)構(gòu)分析與研究還處于起步階段。由于葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且當(dāng)前的主流葉片都是在中間加設(shè)主梁和腹板的大型空心葉片,所以葉片模型的建立多是采用專門開發(fā)的軟件,或采用三維建模軟件與ANSYS結(jié)合起來建模的方法。而本文的建模則是在ANSYS軟件上直接實現(xiàn)的,真實地模擬了葉片的模型,為葉片的動力學(xué)特性和結(jié)構(gòu)強度分析做了準(zhǔn)備性工作,對其他大型葉片模型的建立也有一定的參考價值。
2 葉片實體模型的建立
葉片實體模型在ANSYS中采取自下而上的方式建立,模型建立前首先要確定葉片的翼型,翼型的形狀直接影響葉片的氣動性能。風(fēng)機葉片的翼型是葉片在其展長方向上某一位面的輪廓線,翼型一般是瘦長形狀,其前部較厚且有小圓弧狀的前緣,而其后部較薄且有一較尖的后緣,如圖1所示。為方便建模,根據(jù)750kW葉片翼型的特點,將葉片劃分為44段,共有45個截面,建立每個截面的關(guān)鍵點,將關(guān)鍵點連接成線,然后連接相應(yīng)的線成面,實現(xiàn)葉片的實體建模。
2.1 建立翼型截面輪廓線
葉片截面的翼型數(shù)據(jù)可以通過Profili軟件得到,獲得截面的關(guān)鍵點坐標(biāo)以后,通過命令流的形式建立關(guān)鍵點(如圖1所示),數(shù)據(jù)格式如下
翼型截面關(guān)鍵點建立以后,將每個截面的30個點分為6組,通過主菜單→Preprocesso→Modeling→Create→Lines→Spline→Spline thru KPs建立6條曲線,即可得到翼型的某一輪廓線,如圖2所示。在葉片的每兩個翼型截面之間,以輪廓線上的曲線端點為關(guān)鍵點建立6條縱向直線,將葉片上所有的翼型輪廓線通過縱向直線連接起來。
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