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题名200 kW垂直轴风力机叶片的流固耦合分析
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作者
李银然
张苏彩
柳银环
魏魁
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机构
兰州理工大学能源与动力工程学院
甘肃省风力机工程技术研究中心
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出处
《农业工程学报》
北大核心
2025年第10期265-272,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(52466015)
甘肃省高等学校产业支撑计划项目(2022CYZC-27)。
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文摘
随着风电技术的发展及应用场景的扩大,垂直轴风力机因其结构简单、重心较低等优点逐渐被人们所重视,但垂直轴风力机气动力的波动特性容易引起结构安全性问题。为了探讨垂直轴风力机叶片的结构安全特性,该研究以200 kW垂直轴风力机铝制叶片为研究对象,采用单向流固耦合方法研究垂直轴风力机的气动特性及单一叶片的结构特征。结果表明:风力机运行时,其转矩波动较大,单个叶片的转矩峰值主要集中在迎风侧,风轮旋转一周其转矩呈3峰值与叶片数相对应;分析叶片变形及应力分布特征发现,随着风速的增大,叶片变形和等效应力也随之增大,切出风速下叶片最大应力为18.8 MPa,最大变形值约为8 mm,叶片应力主要集中在叶片与支撑杆连接位置处;叶片变形沿叶片展向呈“W”形,且变形随方位角呈3峰值变化规律,最大变形出现在90°方位角。该研究有助于提升风力机叶片的结构安全性和促进百千瓦级垂直轴风力机的产业化发展。
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关键词
垂直轴风力机
单向流固耦合
叶片变形
应力分布
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Keywords
vertical-axis wind turbine
one way fluid-structure coupling
blade deformation
stress distribution
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分类号
TK89
[动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
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