基于翼型凹变的叶片结构动力学性能优化方法研究

简介

针对某分布式水平轴风力机叶片，首次提出于翼型吸力面上进行翼型凹变的结构改良，以额定工况时不降低叶片功率输出为前提，成功地将翼型凹变应用于叶片刚度、阻尼比和固有频率的有益改进。研究揭示，翼型向内侧凹变可较好地控制叶片吸力面上气流交汇的位置和影响范围，配合凹槽对汇聚流线的诱导效应，可在一定程度上减小气体流动的能量损失，进而提升叶片的气动性能。此外，翼型凹变可显著提升风轮1阶、2阶阻尼比3%～9%，提升叶片刚度值32%，同时可有效降低叶片最大位移和最大应变值分别为28%和19%。翼型凹变在风力机叶片设计中的成功应用，不仅可为翼型族的衍生提供了新的实现方法，同时可为叶片气动性能和结构动力学性能的兼优性开发提供新的实现途径。