Журнал основ возобновляемой энергии и приложений
Открытый доступ
ISSN: 2090-4541
ISSN: 2090-4541
Бардсли А., Уитти Дж. П. М., Хоу Дж. и Фрэнсис Дж.
В этой статье рассматриваются обобщенные решения классического уравнения момента балки для решения полей прогиба и деформации композитных лопастей ветряных турбин. Представлен обобщенный функционал момента для эффективного моделирования момента в любой точке лопасти/балки с использованием случаев нагрузки на месте. Модели предполагают, что компоненты изготовлены из квазиизотропных композитных материалов в плоскости с общим модулем упругости 42 ГПа. Точные решения для смещения и деформации для скорректированного аэродинамического профиля соответствуют представленному в литературе и сравниваются с другим, определенным преобразованием Жуковского. Модели без ребер жесткости привели к прогибам лопастей, которые превысили общепринятые критерии кода проектирования. Каждая из разработанных моделей была строго проверена с помощью численных (Рунге-Кутта) решений идентичного дифференциального уравнения, использованного для вывода представленных аналитических моделей. Результаты, полученные с помощью кодов надежного проектирования, написанных в открытом исходном коде Computer Aided Software (CAS) Maxima, как показано, согласуются с моделированием с использованием коммерческих кодов конечных элементов (FE) ANSYS, а также с экспериментальными данными. Одним из основных следствий теоретической обработки является то, что эти решения теперь могут использоваться в кодах проектирования для максимизации прочности аналоговых компонентов, используемых в аэрокосмической отрасли и, в частности, в секторе возобновляемой энергетики, при значительном снижении их веса и, следовательно, стоимости. Представлены наиболее реалистичные условия нагрузки на месте для динамической лопасти и неподвижной лопасти, которые, как показано, являются уникальными для оптимального соотношения скорости конца лопасти, размеров лопасти и скорости ветра.