基于ANSYS的大型风机叶片建模研究

3.2  叶片网格的划分
    在划分叶片网格时．将SHELL91和SHELL99与实常数相结合来实现对叶片实际铺层结构的模拟，通过主菜单→Preprocessor→Meshing→MeshTool进行网格划分，划分时采用映射与自由划分的方式来控制网格的精度。在模拟过程中，采用了两种实常数赋值法，即面赋值法和单元赋值法。所谓面赋值法，就是在划分网格时，将实常数赋值于要划分网格的面上，例如叶根、主梁、腹板等结构，通过此法就可以很容易地实现铺层的模拟；而单元赋值法，就是在划分网格时定义单元的尺寸，网格形成以后通过主菜单→Preprocessor→Modeling→Move/Modify→Elements→Modify Attrib改变单元的实常数属性。例如在前后缘的增强部位，通过此法可实现对增强铺层的模拟。
    为减轻叶片的重量，在叶片的主梁两侧、前缘和后缘上使用了大量的夹芯结构。夹芯结构由蒙皮和夹芯材料组成，夹芯结构的使用降低了叶片成本，增强了叶片的局部抗弯和抗剪能力，并使整个叶片达到轻质高强。利用SHELL91（KEYOPT（9）=1）来模拟叶片的夹芯结构进行网格划分时，在前缘部位存在一些单元因不能满足夹芯结构的限定条件而无法进行求解计算，但由于叶片的外形和前缘曲率已经确定，故将这些不满足要求的单元用不带夹芯结构的SHELL91（KEYOPT（9）＝0）来模拟，虽然这会对结果产生偏差，但这种偏差在允许范围。将叶片的网格全部划分完成以后，叶片的有限元模型也就建好了，对建好的有限元模型施加边界条件和各种工况载荷，就可研究叶片的强度、刚度、振动频率和疲劳寿命等结构性能，以完成对叶片的结构分析和设计研究。图7所示为叶片的某一截面结构图。图8所示为叶片的有限元模型。