随着风电叶片长度和重量的增加，叶片的强度要求越来越高。叶片的强度分析主要由载荷获取和强度计算两部分组成。目前气动载荷计算理论主要有传统的动量叶素理论BEM、条带理论以及CFD方法等。动量叶素理论方法简单，应用方便，长期以来一直是风力机气动设计中的主流方法。CFD方法能够提供更详细的流场信息，但计算过程较为复杂，对计算机的硬件设备要求也较高。随着计算机硬件的提升和CFD技术的长足进步，CFD数值模拟方法越来越受到重视，在某些算例中，CFD计算所得的结果能够与风洞的实验结果很好的吻合。但是，目前国内外风力机相关研究中，无论是强度分析还是气弹、疲劳分析，基本都是基于BEM进行载荷分析。有鉴于此，本研究提出了一种利用CFD的强度分析途径，并与采用BEM方法的强度分析结果进行了比较，得出了一些有益的结论。
      选用美国国家可再生能源实验室(NREL)于2001年进行的盲比试验(Blind Comparison)中所采用的风轮。风轮由两叶片组成，直径10.508m。三维叶片由NREL S809翼型基叠得到。关于叶片的详细说明可参考文献。计算工况为风速10m/s，不考虑偏航。由于本次试验有较详尽的风洞实验数据，因而可以很方便地验证气动计算的准确性。文中分别采用BEM和CFD进行载荷计算，然后利用有限元软件MSC.Nastran对此叶片强度进行分析。通过对两种方法计算得到的叶片表面应力应变分布进行比较，为今后叶片设计寻找更准确有效的途径。
      从本质上讲，更加正确的方法是基于N-S方程的求解。但是直接求解N-S方程(DNS)所需分析的时间太长。为此人们提出了雷洛平均方法(RAMS)，这是目前最为广泛的一种分析方法。在这种方法中，流场量被分为统计平均量和波动量两部分。由于计算方程的非线性，这个过程会产生新的未知量，从而使方程变得不封闭。为使方程封闭，人们又提出了很多关联这些量的湍流模型，如k模型和Spalart-Allrnaras模型。其中前者为两方程模型，后者为单方程模型。文献表明在风力机叶片的计算中，k模型对于分离流动可以取得更加准确的模拟结果。
      风力机叶片是非常复杂的结构体，其强度分析一般采用有限元分析方法。有限元方法是求解一般连续域问题的工程方法，可适应任意复杂的几何区域，能够处理不同的边界，是目前复杂结构强度分析的最主要方法。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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