bet体育在线登录-体育官网

经典案例
  • 有限元分析在机械产品设计的应用
  • 汽车转向机构有限元分析与优化
  • 风力发电机主轴结构强度分析
  • 发动机连杆的强度分析与结构优化
  • 车辆传动轴的强度分析与方案改进
  • 摩托车车架的刚度及强度分析
  • 注塑模具机构强度分析及结构优化
  • 变速箱轴键强度校核及结构改进
  • 挖掘机铲斗有限元计算和强度分析

基于CFD和BEM方法的叶片强度分析

发布于:2016-05-27 18:39
强度分析

      随着风电叶片长度和重量的增加,叶片的强度要求越来越高。叶片的强度分析主要由载荷获取和强度计算两部分组成。目前气动载荷计算理论主要有传统的动量叶素理论BEM、条带理论以及CFD方法等。动量叶素理论方法简单,应用方便,长期以来一直是风力机气动设计中的主流方法。CFD方法能够提供更详细的流场信息,但计算过程较为复杂,对计算机的硬件设备要求也较高。随着计算机硬件的提升和CFD技术的长足进步,CFD数值模拟方法越来越受到重视,在某些算例中,CFD计算所得的结果能够与风洞的实验结果很好的吻合。但是,目前国内外风力机相关研究中,无论是强度分析还是气弹、疲劳分析,基本都是基于BEM进行载荷分析。有鉴于此,本研究提出了一种利用CFD的强度分析途径,并与采用BEM方法的强度分析结果进行了比较,得出了一些有益的结论。
      选用美国国家可再生能源实验室(NREL)于2001年进行的盲比试验(Blind Comparison)中所采用的风轮。风轮由两叶片组成,直径10.508m。三维叶片由NREL S809翼型基叠得到。关于叶片的详细说明可参考文献。计算工况为风速10m/s,不考虑偏航。由于本次试验有较详尽的风洞实验数据,因而可以很方便地验证气动计算的准确性。文中分别采用BEM和CFD进行载荷计算,然后利用有限元AppMSC.Nastran对此叶片强度进行分析。通过对两种方法计算得到的叶片表面应力应变分布进行比较,为今后叶片设计寻找更准确有效的途径。
      从本质上讲,更加正确的方法是基于N-S方程的求解。但是直接求解N-S方程(DNS)所需分析的时间太长。为此人们提出了雷洛平均方法(RAMS),这是目前最为广泛的一种分析方法。在这种方法中,流场量被分为统计平均量和波动量两部分。由于计算方程的非线性,这个过程会产生新的未知量,从而使方程变得不封闭。为使方程封闭,人们又提出了很多关联这些量的湍流模型,如k模型和Spalart-Allrnaras模型。其中前者为两方程模型,后者为单方程模型。文献表明在风力机叶片的计算中,k模型对于分离流动可以取得更加准确的模拟结果。
      风力机叶片是非常复杂的结构体,其强度分析一般采用有限元分析方法。有限元方法是求解一般连续域问题的工程方法,可适应任意复杂的几何区域,能够处理不同的边界,是目前复杂结构强度分析的最主要方法。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                  杭州纳泰科技咨询有限企业
                                                                          本文出自杭州纳泰科技咨询有限企业www.nataid.com,转载请注明出处和相关链接!

tag标签:
------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------

bet体育在线登录|体育官网

XML 地图 | Sitemap 地图