基于ANSYS的大型風機葉片建模研究

3.2  葉片網格的劃分
    在劃分葉片網格時．將SHELL91和SHELL99與實常數相結合來實現對葉片實際鋪層結構的模擬，通過主菜單→Preprocessor→Meshing→MeshTool進行網格劃分，劃分時采用映射與自由劃分的方式來控制網格的精度。在模擬過程中，采用了兩種實常數賦值法，即面賦值法和單元賦值法。所謂面賦值法，就是在劃分網格時，將實常數賦值于要劃分網格的面上，例如葉根、主梁、腹板等結構，通過此法就可以很容易地實現鋪層的模擬；而單元賦值法，就是在劃分網格時定義單元的尺寸，網格形成以后通過主菜單→Preprocessor→Modeling→Move/Modify→Elements→Modify Attrib改變單元的實常數屬性。例如在前后緣的增強部位，通過此法可實現對增強鋪層的模擬。
    為減輕葉片的重量，在葉片的主梁兩側、前緣和后緣上使用了大量的夾芯結構。夾芯結構由蒙皮和夾芯材料組成，夾芯結構的使用降低了葉片成本，增強了葉片的局部抗彎和抗剪能力，并使整個葉片達到輕質高強。利用SHELL91（KEYOPT（9）=1）來模擬葉片的夾芯結構進行網格劃分時，在前緣部位存在一些單元因不能滿足夾芯結構的限定條件而無法進行求解計算，但由于葉片的外形和前緣曲率已經確定，故將這些不滿足要求的單元用不帶夾芯結構的SHELL91（KEYOPT（9）＝0）來模擬，雖然這會對結果產生偏差，但這種偏差在允許范圍。將葉片的網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，就可研究葉片的強度、剛度、振動頻率和疲勞壽命等結構性能，以完成對葉片的結構分析和設計研究。圖7所示為葉片的某一截面結構圖。圖8所示為葉片的有限元模型。