基于漢密爾頓原理的截面為NACA0015翼型的垂直軸風機葉片的振動分析.pdf

1、近年來，人們對于垂直軸風力發(fā)電機的研究熱潮不斷升溫。尤其在低空強風的情況下，垂直軸風機的商業(yè)潛力還是值得期待的。為了研究垂直軸風機葉片的振動特性，本文選擇了NACA0015型號機翼為垂直軸風力發(fā)電機葉片截面。細長的風機葉片可看作歐拉梁。從漢密爾頓定理出發(fā)，結合歐拉梁原理，推導出葉片具有彎扭耦合效應的振動方程式。本文通過有限差分法將葉片以及振動方程式做離散，在葉片兩端為固定約束和簡支約束的兩種邊界條件下進行求解，求出葉片的自然頻率，然后與

2、ANSYS Workbench模擬出來的結果做比對。對比結果顯示了兩種方法得到的數(shù)值在低頻模態(tài)時誤差較小，高頻模態(tài)誤差略大，但也在合理的誤差范圍內，故以此說明了本文所建立的理論方法的正確性。
　　為了避免葉片與風場的等外力發(fā)生共振效應從而破壞葉片結構。于是，本文還研究了在固定約束和簡支約束的作用下，葉片旋轉時的速度、葉片長度、葉片截面的弦長和形狀對自然頻率的影響，以及分別考慮實心葉片和空心葉片，對這兩種情況進行對比。分析結果表明:

3、對于實心葉片，葉片長度越長，自然頻率越小;葉片的旋轉速度越大，自然頻率越小;葉片截面的弦長和自然頻率近似線性的關系;同時，本文還重點分析了空心葉片，有些參數(shù)在葉片是實心火空心兩種情況下，對自然頻率的影響有較大差別。其中空心葉片旋轉速度和葉片截面對于葉片自然頻率的影響和實心葉片大體相同;而空心葉片的長度和弦長與葉片自然頻率的函數(shù)關系圖像雖然大體走勢相同，但是函數(shù)曲線卻不太一樣。
　　本文的研究方法和數(shù)值分析結果可為產(chǎn)業(yè)界設計垂直軸風