热能动力工程

作者：范士杰,寿昊楠,缪维跑,李春,岳敏楠

单位：上海理工大学 能源与动力工程学院,,上海理工大学 能源与动力工程学院,,上海理工大学 能源与动力工程学院,,上海理工大学 能源与动力工程学院,,上海理工大学 能源与动力工程学院,

关键词：风力机叶片;内肋;轻量化;仿生;结构分析

基金：国家自然科学(52106262,52376204)；上海市IV类高峰学科-能源科学与技术-上海非碳基能源转换与利用研究院建设项目。Fund-supported Project: National Natural Science Foundation of China (52106262,52376204);the construction project of Shanghai Institute of Non-Carbon-based Energy Conversion and Utiliza

大型化风力机叶片质量的快速增加将导致系统结构遭受诸多挑战,故有必要针对风力机叶片开展轻量化设计。论文提出应用于风力机叶片的内肋结构,参考植物叶脉及飞机机翼建立四种不同内肋构型,结合铺层设计实现叶片轻量化,并对叶片在极端风况不同偏航角下结构性能进行分析以验证其可靠性。结果表明：较传统叶片,平行内肋叶片分别减重2.81%与3.37%,而叶脉仿生内肋叶片重量分别降低6.9%和7.7%,且所有叶片均能满足刚度、强度和稳定性的结构需求；叶脉内肋叶片的挥舞位移较传统叶片均减小,而四种内肋结构叶片的摆振位移均增加；叶脉仿生内肋叶片的表面最大应力增大,平行内肋叶片表面最大应力减小；各内肋叶片腹板最大应力均增加,但并未超出材料极限；仿生叶脉内肋叶片屈曲因子有所降低,但总体仍满足稳定性要求。

来源：2025年第3期

《热能动力工程》期刊编辑部

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