基于无网格/有限元流固耦合风电柔性叶片动态气动弹性的分析方法与优化研究

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

51375417

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

龚曙光

完成单位：

湘潭大学

中文关键词：

无网格/有限元; 柔性叶片; 动态气动弹性; 流固耦合分析; 优化设计;

项目类型：

面上项目

语种：

中文

开始日期：

2014-01-01

结束日期：

2017-12-31

中文摘要：

本项目将无网格法与有限元法相结合，对风力机柔性叶片设计及其动态气动弹性分析中耗时的网格重构，开展流固耦合分析与优化的高效算法研究，为柔性叶片提供一种新的设计与分析方法。将无网格法引入到叶片的流场分析，探讨其核函数、插值基函数等对叶片流场模拟精度的影响，并阐明叶片振动对叶片流场及其性能的影响机制；采用弱耦合形式，研究流场域的无网格节点与固体域有限单元之间的载荷传递与变形传递形式及其插值模型；结合GPU加速并行计算方法，对柔性叶片的动态气动特性和气动弹性载荷开展研究，开发一种求解风力机柔性叶片动态气动弹性的分析方法；在此基础上，以叶片重量最小化、年发电量最大化为优化目标，研究叶片柔性化设计优化模型的建立，并探讨遗传算法和GPU加速相结合的并行求解优化算法；最后根据实验测试结果，对所建模型和算法进行修正和完善。所取得的成果将有助于风力机叶片向柔性化、轻量化发展。