风力机叶片后掠结构模态与颤振特性的影响分析

采用特征值方法对后掠叶片的结构特性和颤振特性进行研究。针对大型后掠叶片的结构特点和气动特性,结合"超级单元"法与升力线理论建立叶片的气弹模型,并基于多体系统递归建模方法和变分原理,对叶片的气弹模型作线性化处理,构建叶片的气弹状态方程。为准确描述叶片的气动参数,在线性化的过程中引入B-L动态失速模型。以某5 MW风力机直叶片为原型,设计2种后掠量的后掠叶片。计算叶片在各工况下的稳态变形,揭示叶片后掠对其弯扭耦合变形的影响;分析叶片刚性转动和稳态变形对其结构频率的影响;结合线性化的气动模型,计算后掠叶片的气弹频率和气弹阻尼比,分析叶片后掠对其颤振特性的影响。分析结果表明,叶片后掠会减小叶片在极端风况下的弯曲变形,同时降低叶片发生气弹失稳的临界速度。