热能动力工程

作者：朱海波,缪维跑,范士杰,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;轻量化设计;仿生学;复合材料;结构分析

基金：国家自然科学(51976131,52006148,52106262)；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。

风力机叶片质量的急速增加已成为限制其大型化发展的主要因素之一。为减少叶片质量,论文借鉴植物叶脉分布特征提出一种新型仿生叶片。通过有限元方法建立具有仿生叶脉内肋结构并进行相应铺层设计获得轻量化叶片,基于流固耦合方法验证叶片在不同偏航角极端环境下的结构性能,结果表明：仿生叶片可在保证结构刚度、极限强度和稳定性方面性能与传统叶片相近的前提下减轻6.6%的重量；仿生叶片的内肋结构有助于增强叶片结构刚度,减小叶片叶尖形变量,且有助于降低叶片表面最大应力,但腹板最大应力略有增加；仿生叶片因除去尾缘加强材料导致偏航-15°极端风载荷下的抗屈曲性能略有降低,但总体仍在安全范围内。

来源：2024年第12期

《热能动力工程》期刊编辑部

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