基于ANSYS的大型風(fēng)機(jī)葉片建模研究

3.2  葉片網(wǎng)格的劃分
    在劃分葉片網(wǎng)格時(shí)．將SHELL91和SHELL99與實(shí)常數(shù)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對葉片實(shí)際鋪層結(jié)構(gòu)的模擬，通過主菜單→Preprocessor→Meshing→MeshTool進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分時(shí)采用映射與自由劃分的方式來控制網(wǎng)格的精度。在模擬過程中，采用了兩種實(shí)常數(shù)賦值法，即面賦值法和單元賦值法。所謂面賦值法，就是在劃分網(wǎng)格時(shí)，將實(shí)常數(shù)賦值于要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的面上，例如葉根、主梁、腹板等結(jié)構(gòu)，通過此法就可以很容易地實(shí)現(xiàn)鋪層的模擬；而單元賦值法，就是在劃分網(wǎng)格時(shí)定義單元的尺寸，網(wǎng)格形成以后通過主菜單→Preprocessor→Modeling→Move/Modify→Elements→Modify Attrib改變單元的實(shí)常數(shù)屬性。例如在前后緣的增強(qiáng)部位，通過此法可實(shí)現(xiàn)對增強(qiáng)鋪層的模擬。
    為減輕葉片的重量，在葉片的主梁兩側(cè)、前緣和后緣上使用了大量的夾芯結(jié)構(gòu)。夾芯結(jié)構(gòu)由蒙皮和夾芯材料組成，夾芯結(jié)構(gòu)的使用降低了葉片成本，增強(qiáng)了葉片的局部抗彎和抗剪能力，并使整個(gè)葉片達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)。利用SHELL91（KEYOPT（9）=1）來模擬葉片的夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，在前緣部位存在一些單元因不能滿足夾芯結(jié)構(gòu)的限定條件而無法進(jìn)行求解計(jì)算，但由于葉片的外形和前緣曲率已經(jīng)確定，故將這些不滿足要求的單元用不帶夾芯結(jié)構(gòu)的SHELL91（KEYOPT（9）＝0）來模擬，雖然這會對結(jié)果產(chǎn)生偏差，但這種偏差在允許范圍。將葉片的網(wǎng)格全部劃分完成以后，葉片的有限元模型也就建好了，對建好的有限元模型施加邊界條件和各種工況載荷，就可研究葉片的強(qiáng)度、剛度、振動頻率和疲勞壽命等結(jié)構(gòu)性能，以完成對葉片的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)研究。圖7所示為葉片的某一截面結(jié)構(gòu)圖。圖8所示為葉片的有限元模型。