复合材料风力机叶片的有限元建模

给出了直接应用ANSYS软件对复合材料风力机叶片建立有限元模型的方法,介绍了通过ANSYS的GUI操作界面的建模过程及步骤。直接用ANSYS建立模型避免了Pro/E、Solidworks、UG等三维软件与有限元软件相互转化的过程中数据丢失,实体失真等现象,更真实更准确地反映了复合材料叶片的实际结构性能。     

基于MATLAB的风力机叶片自动化有限元建模

叶片是风力机获取风能最为关键的部件之一。近年来,有限元技术已经广泛地运用到风力机叶片设计和分析中。然而,由于风力机叶片极为复杂的曲面外形和铺层结构,使得叶片有限元建模变成一项极具挑战性和耗时的任务。为了提高风力机叶片设计和分析的效率,本文结合Matlab语言和APDL(Ansys参数化设计语言)编程,开发了Matlab GUI(用户图形界面),能够在完成风力机叶片几何外形设计的同时,自动生成用于建立叶片有限元模型的APDL命令流。本文以一台10kW定桨距失速型风力机叶片的设计和有限元建模为实例,阐述其思想并验证了此方法的高效性、正确性和实用性。     

大型风力机叶片三维建模方法的研究

由于大型风力机叶片结构复杂,为了分析叶片的工作性能,目前主要运用专门开发的软件,或采用三维建模软件与有限元软件结合起来的方法。这种分析方法的过程中,存在着诸如其他三维软件与ANSYS软件之间的不确定的格式等问题。针对这样的问题,提出一种在有限元软件ANSYS上直接建立叶片三维模型的方法;并且在目前叶片截面的翼型坐标计算式的基础上,改进其计算过程,使得计算结果更加精确。最后利用ANSYS软件完成叶片的三维建模,整个建模过程精确,简洁,方便。     

风力机叶片设计与建模

根据叶片的特点,通过点的坐标的几何变换理论,采用MATLAB软件求解叶片各截面在空间实际位置的三雏坐标;并利用Pro/E的三维造型功能,以11 kW风力机叶片为例,对叶片进行实体建模,为叶片进一步分析奠定基础.     

基于UG的风力机叶片参数化建模方法研究

对风力机中最关键和最基础的部件--叶片进行了参数化建模方法的研究.结合坐标变换关系,运用EXCEL强大的数据处理功能,对叶片翼型上各离散点数据进行处理,得到各离散点空间坐标;基于UG的自由曲面造型功能,采用三次B样条拟合方式绘制了叶片截面的空间样条曲线,构建了该风力机叶片的空间三维模型.提出的方法,大大提高了建模效率.为后续结构强度、叶片的力学特性计算提供基础.     

基于Abaqus的大型风力机叶片有限元分析

研究了大型风力机叶片有限元模型建立的方法及对叶片进行了静力学和动力学分析。首先将由Pro/E绘制好的叶片实体模型导入Abaqus中,利用Abaqus对叶片进行划分网格、定义材料属性以及确定边界条件及施加载荷,完成叶片有限元模型的建立;然后对叶片进行模态分析、抵抗50年一遇暴风及额定工作状态下的静力学分析,得出叶片的前十阶频率、振型和各工况下的最大应力及其所在位置。通过分析表明叶片的静力学和动力学性能均符合设计要求,可以对叶片进行后续的研究。     

风力机叶片立体图的设计

按照叶片设计的实际过程,在涡流理论设计叶片参数的基础上,提出了一种能在计算机上立体显示叶片截面及结构的设计方法。即基于点的坐标的几何变换理论求解叶片各截面在空间实际位置的三维坐标,基于三维几何建模理论对叶片实体建模。本研究为风力机叶片及其它相似复杂形体的计算机绘图提供了依据,为叶片进一步分析奠定了基础。     

兆瓦级风力机叶片外形设计及其三维建模

针对兆瓦级大型风力发电机叶片最佳设计攻角和升力系数沿叶片展向呈非线性分布的情况,对传统Willson设计方法进行修正,优化设计叶片的气动外形。并结合优化得出的叶片几何外形参数,运用点的坐标转换理论来计算叶片各截面翼型的空间实际坐标。利用CATIA软件完成叶片的三维建模。     

基于SolidWorks离心泵扭曲叶片三种精确建模方法

介绍了基于Solid Works对离心泵扭曲叶片三种精确建模方法。利用该方法可以精确地获得离心泵叶片的三维模型,供三维成型打印机快速造型和CFD流场分析,也可应用于数控机床对叶片表面进行精确数控加工,以确保叶片表面各型线与设计数据完全一致。     

风力机叶片三维建模与力学特性分析研究

风力机叶片的三维建模与静力学和动力学分析是开展风力机叶片可靠性分析和优化设计的前提。通过给定翼型的二维离散坐标点来计算叶片上位置叶素所对应模型信息,结合三维建模和有限元分析软件,开展了入流风载荷作用下叶片的静强度、模态和谐响应分析,获得了叶片结构的最大应变、应力、典型振动模态和（0～120）Hz激励频率作用下变形量的频响峰值,为大中型风力机叶片（基于疲劳失效）的结构优化设计和可靠性分析提供重要参考。     

兆瓦级风力发电机组叶片设计

研究兆瓦级风力发电机叶片翼型建模的方法,应用UG、Matlab建立叶片实体模型,并对叶片的翼型设计提出优化的方法。     

风力机叶片单向流固耦合分析

对风力涡轮机叶片在指定的流场压力场下的变形提出一种新的分析方法。利用多重参考系模型,研究叶片表面的受力和叶片周围流场的变化,对风力涡轮机叶片进行单向流固耦合分析。叶片在12m/s风速下的数值模拟结果显示叶尖部分压力最大。该方法既能真实模拟叶片运行时的状况,又能节省计算时间,提高效率。     

风力发电机叶片动力学研究与分析

根据风机气动相关理论,进行叶素空气动力学特性分析,并给出叶片气动力的计算表达式,采用ANSYS有限元分析软件对风机叶片模型进行振动模态分析,计算了叶片的固有频率、各阶振型图,为避免叶片发生共振、提高叶片使用寿命提供了分析方法。     

风力机叶片根部孔缺陷应力分析

大型风力发电机的叶片几乎都是复合材料加工而成,由于各种原因,叶片在加工过程可能会出现各种质量问题。以1.5MW根部T型螺栓孔打孔损伤叶片为例,应用ANSYS软件建立了叶片根部与T型螺栓的有限元模型。对其根部和T型连接螺栓进行了受力分析,并分别比较了正常结构和损伤结构两种情况下叶片根部T型螺栓孔和螺栓的应力。计算结果表明,叶片根部缺陷孔应力还处在可接受范围内,对T型螺栓的受力也影响不大,受损叶片可通过进一步补强后正常使用。     

基于试验设计法的风机叶片铺层结构分析及优化

为了研究分析铺层结构对风力发电机叶片强度的影响,建立了叶片有限元模型,计算获得了各个铺层方案下某型号叶片的强度指标值,最后,基于实验设计法对叶片铺层结构进行了优化设计。分析结果表明:±45°单层纤维铺层对叶片强度的影响要大于0°单层纤维铺层;这两类铺层对强度的影响存在耦合作用;基于试验设计方法优化设计获得的铺层结构能满足强度要求。     

小型风力发电机叶片设计与制造的研究

叶片是风力发电机(简称风机)的关键部件,为了制造出优良的小型风机叶片,对小型风机叶片的设计、材料的选择以及模具制造进行了研究。根据当地风能资源的情况,风机的设计功率为300W。首先设计出风轮的基本尺寸,选择NACA4412翼型,经过计算和分析,确定叶片剖面翼型和具体尺寸;其次根据风机叶片的受力情况及其他要求,选择玻璃纤维增强复合材料制作叶片;然后运用CAD和CAM技术,设计了一套小型风机玻璃钢复合材料的叶片并制作了模具。为风机玻璃钢叶片进一步实现规模化生产奠定了良好的基础。     

风力机钝尾缘叶片结构设计及其特性研究

风力机的叶片要求具有足够的机械强度和刚度,在取得最大风能利用系数的同时具有最小的质量,同时要求风力机具有充足的安全性和稳定性。讨论了风力机叶片设计的基础理论,基于中国科学院工程热物理研究所研发的100 kW钝尾缘实验叶片的设计参数,对叶片质量、刚度分布以及屈曲稳定性进行了重点研究。最后,通过塔尖间隙计算,分析了叶片运行的安全性。     

智能材料的风机叶片振动主动控制分析

对风力发电机叶片破坏形式、主动控制用智能材料作了介绍,进一步分析了用智能材料进行风机叶片保护可行性。分析了基于智能材料叶片主动控制方案,为进一步实现叶片振动保护打下基础。     

基于VB和ANSYS的风机塔简参数化建模与分析

为了高效、快速地建立风机塔筒的有限元模型并对其进行有限元分析,对系列机型塔简模型的结构进行了全面的研究,采用ANSYS提供的APDL语言和命令流编程的方法,开发了一种风机塔筒的有限元参数化建模、分析及后处理程序,用可视化界面语言VB对其进行了封装。以塔简模型分析为实例,跟传统方法作对比,对该程序进行了验证。研究结果表明,该程序能够提高有限元模型的建模效率,缩短了塔筒的设计周期,并且简单实用,为类似问题的解决提供了一条新途径。