前言
自2005年起，國內(nèi)風力發(fā)電機組風輪葉片設(shè)計核心技術(shù)發(fā)展敏捷，截止到目前，國內(nèi)大部分整機企業(yè)及重要葉片生產(chǎn)企業(yè)都具備了葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。
風電葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個緊張步驟是使用有限元軟件來計算葉片的強度、模態(tài)、失穩(wěn)等項目岡。而做有限元計算的第一步是建立優(yōu)秀的網(wǎng)格。目前業(yè)內(nèi)建立有限元網(wǎng)格的方法重要有兩種：一種是直接使用FOCUS6生成的網(wǎng)格;另一種是在三維軟件中將葉片三維模型分區(qū)，然后在前處理軟件中將每個分區(qū)轉(zhuǎn)化網(wǎng)格。前者好處是不需額外工時可直接使用，但是網(wǎng)格質(zhì)量不好，根部的網(wǎng)格容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)，計算的應(yīng)變不平滑。后者的好處是網(wǎng)格比較邃密，但從開始預(yù)備到完成網(wǎng)格必要幾個工作日。一旦葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)部件的定位發(fā)生轉(zhuǎn)變，必要完全操作一遍，費時辛苦。另外也有相干的參數(shù)化建模的報道，方便快捷建立有限元網(wǎng)格。
本文的目的是以葉片二維截面為基礎(chǔ)，研究出另外一種參數(shù)化建模方法，網(wǎng)格生成速度快，所得的網(wǎng)格均勻，葉片內(nèi)部部件定位參數(shù)容易改變。
風電葉片的重要內(nèi)部結(jié)構(gòu)
風電葉片的結(jié)構(gòu)重要分為三部分：根部圓柱段、中部氣動翼型段、尖部段。根部圓筒段結(jié)構(gòu)簡單，重要是純玻璃鋼。中部氣動翼型段內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如圖1所示。尖部段形狀為氣動翼型，一樣平常僅為玻璃鋼薄殼。 下面分別簡要說明中部氣動翼型段中各個部件在橫截面中所占區(qū)域以及其作用。
(1)葉片主梁基本是單向織物，重要承擔葉片所受到的揮舞和擺振方向的載荷以及軸向載荷;
(2)腹板為三明治結(jié)構(gòu)，重要起到支持兩面大梁的作用，而且承受剪切載荷;
(3)前緣、后緣殼體為三明治結(jié)構(gòu)，其中的芯材為輕木或者PVC。前后緣殼體和主梁形成氣動形狀，起到捕捉風能的作用;
(4)輔梁重要進步葉片擺振方向剛度，有利于延伸葉片后緣委靡壽命以及進步后緣抗失穩(wěn)能力;
(5)環(huán)氧膠粘劑被用在前緣、腹板與兩面主梁的結(jié)合處、后緣結(jié)合處，作用是將葉片的兩面殼體和兩塊腹板粘合成一個團體。
葉片單個截面的分區(qū)
圖1所示的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且各個區(qū)域所用材料不同，那么在有限元里面應(yīng)該劃分為不同的分區(qū)?？紤]到細致的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將葉片截面分成了如圖2所示的36個區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)分又為若千個網(wǎng)格單元。 實現(xiàn)原理
圖3表現(xiàn)了本文研究此網(wǎng)格生成的原理?？梢苑譃槿缦聨讉€步驟進行。