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风力机叶片叶根应力集中区应力状态实验研究 2017年12月28日 【正式出版版本】 【曾经优先出版版本】
风力机叶片叶根应力集中区应力状态实验研究
EXPERIMENTAL STUDY OF STRESS STATE IN STRESS CONCENTRATION AREA OF WIND TURBINE BLADE ROOT 2017年12月28日 【正式出版版本】 【曾经优先出版版本】
EXPERIMENTAL STUDY OF STRESS STATE IN STRESS CONCENTRATION AREA OF WIND TURBINE BLADE ROOT
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摘要： - 为分析风力机叶片旋转时叶根应力集中区的平面应力状态,采用旋转机械应力应变无线遥测技术,通过叶根最大弦长处压力面应变花测点的布置,在直流式低速风洞开口段进行实验研究,结果表明:在额定风速8 m/s,尖速比由4.5增至6.5的过程中,直角应变花3个方位线应变的绝对值逐渐增大,且沿叶片展向0°方位和45°方位的线应变为正值,以拉弯应变为主,90°方位的应变为负值,受叶片压力面载荷的挤压作用所致;翼型截面弦向测点的最大主应力值大于相应测点的最大剪切应力值,且随着尖速比的增加均增大,其较大值均出现在靠近截面形心的翼型表面,是叶片易受损的危险位置;最大主应力方位角受翼型截面的几何形状和载荷作用效果的影响,自前缘向后缘发展并不呈现一致的规律性.该研究为分析和判断叶片裂纹、预测损坏部位提供直接的实验依据.
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Abstract： - The rotary mechanical stress and strain wireless telemetry technology was used to analyze the plane stress state in the stress concentration area of blade root during wind turbine blade rotating. Through the arrangement of the measuring points on the pressure face at the maximum chord length of the blade root,the experiments were carried out at the opening paragraph of the low-speed direct-flow wind tunnel. The results show that under the rated wind speed of 8m/s, when the tip speed ratio change from 4.5 to 6.5,the absolute value of straight-angle strain of the three orientation lines gradually increases. At the 0° and 45° along the blade spanwise the linear strain become positive,the bending strain is the main. The linear strain at the 90° becomes negative,which mainly due to the pressure of the blade surface pressure caused by the extrusion;The maximum principal stress value of the airfoil section chord-measuring point is greater than the maximum shear stress value of the corresponding measuring point;and as the tip speed ratio increases,the larger value appears on the airfoil surface close to the centroid of the cross section,which is a dangerous position for the blade to be easily damaged. The azimuth of the maximum principal stress is affected by the geometry shape of the airfoil section and the effect of the load. The development from the front edge to the back edge does not show a consistent pattern. The study provides the direct experimental basis for analyzing and judging blade cracks and predicting damaged parts.
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白叶飞
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汪建文
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赵元星
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高志鹰
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韩玉霞
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杜鹏程
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| Author： | Bai Yefei[1] Wang Jianwen[2] Zhao Yuanxing[3] Gao Zhiying[2] Han Yuxia[2] Du Pengcheng[3] |
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太阳能学报 ISTIC EI SCI PKU CSSCI |
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Acta Energiae Solaris Sinica ISTIC EI SCI PKU CSSCI |
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2017, 38(12) |
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TK89 |
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水平轴风力机
旋转遥测技术
旋转动态叶片
叶根应力集中区
应力状态分析
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horizontal axis wind turbine rotating telemetry rotating dynamic blade blade root stress concentration area stress state analysis |
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2018年1月18日 |
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风能太阳能利用技术省部共建教育部重点实验室开放基金，内蒙古自然科学基金，内蒙古自然基金，国家自然科学基金 |
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