【摘 要】
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随着风电叶片迈入百米量级，叶片尺寸和柔性持续增大，几何非线性对叶片结构动态响应的影响更加明显。为解决大柔性叶片的非线性气弹计算问题，采用基于Legendre谱有限元的几何精确梁理论，耦合叶素动量理论，建立了大尺寸风电叶片气动弹性分析方法，通过带有预弯的悬臂梁算例验证了几何精确梁模型的准确性。最后，以NREL5 MW和IEA 15 MW风力机为例，分别采用线性模态叠加法和非线性几何精确梁方法计算了6
【机 构】
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南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室
【基金项目】
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国家重点研发计划（2019YFB1503700）； 国家自然科学基金青年基金（52006098）； 江苏高校优势学科建设工程资助项目；
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随着风电叶片迈入百米量级，叶片尺寸和柔性持续增大，几何非线性对叶片结构动态响应的影响更加明显。为解决大柔性叶片的非线性气弹计算问题，采用基于Legendre谱有限元的几何精确梁理论，耦合叶素动量理论，建立了大尺寸风电叶片气动弹性分析方法，通过带有预弯的悬臂梁算例验证了几何精确梁模型的准确性。最后，以NREL5 MW和IEA 15 MW风力机为例，分别采用线性模态叠加法和非线性几何精确梁方法计算了61.5 m叶片和117 m叶片在全工况稳态风和湍流风条件下的动态响应。结果表明，从5MW到15 MW风力机叶片，由于几何非线性效应引起的叶尖挥舞位移和叶根挥舞弯矩数值偏差分别增加21.35%和21.23%，叶片一阶摆振模态频率也存在3.2%的偏差。百米级叶片非线性效应对叶片动态响应、摆振模态等气弹特性影响较大，应充分考虑非线性气弹对叶片设计的影响，以保证风力机的运行安全性。
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