4算例分析
4.1模型基本參數(shù)
以某年平均風(fēng)速8 m/s 的二類風(fēng)電場(chǎng)中5 MW風(fēng)電機(jī)組葉片為研究對(duì)象，該機(jī)組風(fēng)輪直徑127 m，葉片長(zhǎng)62 m，額定風(fēng)速12.2 m/s，風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速13.5 r/min。在額定風(fēng)速及額定轉(zhuǎn)速條件下，根據(jù)上述方法對(duì)葉片進(jìn)行計(jì)算，得到各翼展處的參考風(fēng)速及修正角度如表1所示。
根據(jù)表1的參考風(fēng)速及修正角度，進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組葉片結(jié)構(gòu)建模，得到修正前后葉片的結(jié)構(gòu)模型(圖2)。對(duì)修正后的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行有限元離散化，得到流場(chǎng)計(jì)算的全局網(wǎng)格及局部網(wǎng)格單元如圖4所示。計(jì)算節(jié)點(diǎn)共計(jì)30萬(wàn)，網(wǎng)格單元共計(jì)86萬(wàn)。
采用等效質(zhì)量、剛度分布的方法建立風(fēng)電機(jī)組葉片殼結(jié)構(gòu)模型。葉根段厚度為0.12 m，葉尖段為0.012 m，中間各段厚度沿展向線性變化，網(wǎng)格采用三角形殼單元S3R。節(jié)點(diǎn)總數(shù)5000，單元總數(shù)10000。用于結(jié)構(gòu)計(jì)算的葉片有限元網(wǎng)格單元如圖5所示。
4.2結(jié)果分析
風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)模擬模型與均勻來(lái)流初始模型的風(fēng)電機(jī)組葉片表面壓力計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖6所示。兩種模型的葉片表面壓力呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律，由葉根到葉尖逐漸減小;靠近葉尖處同一翼型截面上壓力沿前緣到尾緣先迅速減小到最小值，后逐漸增大。數(shù)值上，旋轉(zhuǎn)模擬模型葉片的表面壓力小于均勻來(lái)流初始模型，整體誤差小于5%,驗(yàn)證了風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)模擬模型的可靠性。
風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)模擬模型與均勻來(lái)流初始模型的風(fēng)電機(jī)組葉片40 m展向位置翼型周圍氣壓、流速的計(jì)算結(jié)果如圖7及圖8所示
