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张建宇 (张建宇.) | 冯梦洁 (冯梦洁.) | 郭旭 (郭旭.) | 杜晓钟 (杜晓钟.)

Abstract:

随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics, SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法(finite element method, FEM)建立叶片前缘的代表性体积单元(representative volume element, RVE)模型,两者相互耦合,研究雨滴在叶片表面形成的冲击响应过程。考虑自然降雨的实际工况,建立与降雨强度相关联的雨滴尺寸模型,以及雨滴的空间分布模型;通过单雨滴的冲击仿真,研究叶片表面冲击载荷以及雨滴内部的速度分布,从而解构雨滴冲击的物理过程,并通过冲击的应力、应变场分析,为潜在损伤区提供评价;建立多雨滴冲击的仿真模型,研究冲击应力场之间的耦合作用以及涂层表面的塑性应变累积效果。研究结果表明,水锤冲击是造成塑性应变累积的关键因素,虽然横向喷射阶段的应力响应幅值小并呈现一定的无序特征,但如果存在多雨滴耦合冲击的情况,则会在耦合区内出现应力峰值,并对叶片变形和失效存在潜在影响。

Keyword:

多雨滴冲击 叶片前缘 单雨滴冲击 风力机 光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)耦合模型

Author Community:

  • [ 1 ] 北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室
  • [ 2 ] 常州合欣达旭新能源科技发展有限公司
  • [ 3 ] 太原科技大学能源与材料工程学院

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Source :

振动与冲击

Year: 2024

Issue: 21

Volume: 43

Page: 1-11

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