机械工程学报

作者：马新稳, 彭响华, 孙敬伟, 陈严

单位：1. 汕头大学工学院 汕头 515063;2. 汕头大学智能制造技术教育部重点实验室 汕头 515063;3. 惠州市惠阳区住房和城乡建设局 惠州 516211;4. 惠州学院电子信息与电气工程学院 惠州 516007

关键词：风力机叶片,气动弹性,叶素动量理论,弯掠构型；

基金：国家重点研发计划(2022YFB4201200)、广东省自然科学基金面上(2023A1515012096)和广东省科技创新战略专项市县科技创新支撑(STKJ2023074)资助项目。

弯掠叶片的弯扭自适应降载特性逐渐成为研究热点，弯掠叶片的高效气弹分析方法仍未成熟。基于升力线理论从弯掠引起的螺旋尾涡角位移变化和弯曲附着涡产生自身诱导速度两个方面推导了弯掠叶片与直叶片的气动性能差异，将上述差异用轴向诱导因子进行表征，将其引入叶素动量(Blade element momentum，BEM)理论中对轴向诱导因子进行修正，建立修正的弯掠叶片气动计算模型SweptBEM，并分析影响弯掠叶片气动性能的关键几何参数。利用几何精确梁(Geometrically exact beam，GEB)建立叶片的结构动力学模型，并在时域仿真中把叶片的变形精确描述并反馈回SweptBEM实现了气弹耦合。研究结果表明，SweptBEM模型可以准确高效地表征弯掠叶片气动特性和气弹行为，其中10 MW后掠叶片的风轮功率增加+7%，推力增加+2.2%。基于SweptBEM的气弹模型对指导弯掠叶片的工程实践具有现实意义。

来源：2025年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2025年第14期