4算例分析

4.1模型基本参数

以某年平均风速8 m/s 的二类风电场中5 MW风电机组叶片为研究对象，该机组风轮直径127 m，叶片长62 m，额定风速12.2 m/s，风轮额定转速13.5 r/min。在额定风速及额定转速条件下，根据上述方法对叶片进行计算，得到各翼展处的参考风速及修正角度如表1所示。

根据表1的参考风速及修正角度，进行风电机组叶片结构建模，得到修正前后叶片的结构模型(图2)。对修正后的结构模型进行有限元离散化，得到流场计算的全局网格及局部网格单元如图4所示。计算节点共计30万，网格单元共计86万。

采用等效质量、刚度分布的方法建立风电机组叶片壳结构模型。叶根段厚度为0.12 m，叶尖段为0.012 m，中间各段厚度沿展向线性变化，网格采用三角形壳单元S3R。节点总数5000，单元总数10000。用于结构计算的叶片有限元网格单元如图5所示。

4.2结果分析

风轮旋转模拟模型与均匀来流初始模型的风电机组叶片表面压力计算结果对比如图6所示。两种模型的叶片表面压力呈现相同的变化规律，由叶根到叶尖逐渐减小;靠近叶尖处同一翼型截面上压力沿前缘到尾缘先迅速减小到最小值，后逐渐增大。数值上，旋转模拟模型叶片的表面压力小于均匀来流初始模型，整体误差小于5%,验证了风轮旋转模拟模型的可靠性。

风轮旋转模拟模型与均匀来流初始模型的风电机组叶片40 m展向位置翼型周围气压、流速的计算结果如图7及图8所示