有限差分法在大型风电叶片静力测试中的应用与研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20250928.012

复合材料科学与工程 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (9): 93-97.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20250928.012

有限差分法在大型风电叶片静力测试中的应用与研究

方思明, 庄雷^*, 周晓亮, 孔魁, 徐利强, 张定好, 李亚龙

运达能源科技集团股份有限公司,杭州310014

收稿日期:2024-08-16 发布日期:2025-10-23
通讯作者: 庄雷(1982—),男,硕士,中级工程师,研究方向为风电叶片结构设计,zhuanglei@windeyenergy.com。
作者简介:方思明(1997—),男,硕士,工程师,研究方向为风电叶片测试。
基金资助:
国家重点研发计划(2022YFB4201202)

Application and research of finite difference method in static testing of large wind turbine blades

FANG Siming, ZHUANG Lei^*, ZHOU Xiaoliang, KONG Kui, XU Liqiang, ZHANG Dinghao, LI Yalong

Windey Energy Technology Group Co., Ltd., Hangzhou 310014, China

Received:2024-08-16 Published:2025-10-23

摘要/Abstract

摘要： 为更快速、方便地设计风电叶片全尺寸静力加载方案,本文提出一种基于有限差分法进行迭代计算的静力配载方法。首先,将叶片简化成变截面的悬臂梁模型;其次,基于悬臂梁的挠曲线近似微分方程,根据叶片几何外形修正截面弯矩,采用有限差分法进行迭代计算,得到叶片的最终变形;然后,基于叶片最终几何外形进行静力方案的配载设计;最后,将该方法运用于百米级叶片的静力测试,并与ANSYS软件的计算结果和实际测试结果进行对比分析,验证方法的有效性。该方法能够快速计算叶片变形,进而迭代静力加载方案,提高静力测试加载方案的设计效率。

关键词: 风电叶片, 静力测试, 有限差分法, 复合材料, 加载方案

Abstract: In order to design a full-size static loading scheme for wind turbine blades more quickly and conveniently, this paper proposes a static loading method based on finite difference method for iterative calculation. Firstly, simplify the blade into a cantilever beam model with variable cross-section; secondly, based on the approximate differential equation of the deflection curve of the cantilever beam, the finite difference method is used to iteratively calculate the final deformation of the blade by correcting the cross-sectional bending moment according to the geometric shape of the blade; then, based on the final geometric shape of the blade, the static loading design of the scheme is carried out; finally, the method was applied to the static testing of 100-meter-class blades, and compared and analyzed with the calculation results of ANSYS software and actual test results to verify the effectiveness of the method proposed in this paper. This method can quickly calculate blade deformation, iterate static loading schemes, and improve the design efficiency of static testing loading schemes.

Key words: wind turbine blades, static testing, finite difference method, composites, loading scheme

中图分类号:

TB332

方思明, 庄雷, 周晓亮, 孔魁, 徐利强, 张定好, 李亚龙. 有限差分法在大型风电叶片静力测试中的应用与研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(9): 93-97.

FANG Siming, ZHUANG Lei, ZHOU Xiaoliang, KONG Kui, XU Liqiang, ZHANG Dinghao, LI Yalong. Application and research of finite difference method in static testing of large wind turbine blades[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2025, 0(9): 93-97.

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Application and research of finite difference method in static testing of large wind turbine blades

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