1、風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計(jì)可以分為兩個(gè)階段：葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本論文僅涉及葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文首先介紹了風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論及基于該理論的風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件 BLADE-SAP。由于在進(jìn)行葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),精確計(jì)算其截面特性對(duì)于風(fēng)力機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義,是大型風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)采用經(jīng)典梁理論或應(yīng)用梁單元進(jìn)行分析計(jì)算的一個(gè)基礎(chǔ),因此本文介紹了一種普遍適用的葉片剖面幾何特性參數(shù)計(jì)算的數(shù)值方法,并以國產(chǎn)200KW風(fēng)力機(jī)葉片

2、為例,介紹了這種數(shù)值方法。 隨著風(fēng)力機(jī)葉片大型化趨勢(shì)的發(fā)展,葉片結(jié)構(gòu)變得越來越柔,再加上葉片本身材料具有高強(qiáng)度和低模量的特點(diǎn),因此在極端風(fēng)載荷的作用下將會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的撓度。理論上在這種風(fēng)載荷的作用下,幾何非線性因素應(yīng)該考慮。本文提出了一種基于近似非線性梁理論的修正的差分迭代法計(jì)算了葉片的幾何非線性變形,并與基于幾何非線性有限元法的幾何非線性解進(jìn)行了比較,證明了其具有較高的精度。通過對(duì)國產(chǎn)200KW風(fēng)力機(jī)葉片的幾何非線性分析,表明

3、對(duì)該葉片其線性解和幾何非線性解相差甚微,在設(shè)計(jì)該葉片結(jié)構(gòu)時(shí),可以不考慮幾何非線性的影響。且?guī)缀畏蔷€性解較線性解得到的葉尖撓度小,因此采用線性梁理論得到的計(jì)算結(jié)果是偏于保守的。 為了防止風(fēng)力機(jī)在運(yùn)營時(shí)發(fā)生共振,精確而高效地計(jì)算葉片低階自振頻率對(duì)于風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的意義。在葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中,迭代法、矩陣迭代法是常用的方法。本文分別選取三維殼單元和梁單元對(duì)國產(chǎn)200KW風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析,并注意與瑞利法計(jì)算得到的結(jié)