1. A questão central do projeto da estrutura da lâmina
Durante a operação do ventilador HVLS, as pás são submetidas a cargas centrífugas, cargas de vento e vibrações contínuas, estáveis e de alta frequência. Se a estrutura das pás não for suficientemente resistente, podem ocorrer rachaduras, danos por fadiga ou até mesmo acidentes de queda; se a rigidez estrutural for insuficiente, podem ocorrer grandes oscilações, reduzir a eficiência do empuxo de ar e reduzir a vida útil. Portanto, projetar uma estrutura de pás com alta resistência, alta rigidez e baixo peso é o objetivo principal do projeto de engenharia.
2. Análise comparativa de estruturas tradicionais e inovadoras
Comparamos a estrutura tradicional de nervuras retangulares (estrutura A) com a estrutura multicavidades aerodinamicamente otimizada (estrutura B), desenvolvida independentemente por nossa empresa. A seguir, apresentamos uma comparação das estruturas transversais das duas pás e os resultados da simulação de elementos finitos:
Análise de diferenças estruturais:
Estrutura A: Adota uma cavidade retangular simples + nervuras de reforço retas, que tem uma estrutura simples e é fácil de processar, mas a rigidez torcional e a distribuição de tensões não são ideais, e há um problema de concentração local.
Estrutura B: Adota um projeto assimétrico de múltiplas cavidades, que contém vigas de suporte aerodinâmicas e nervuras de reforço locais, pode guiar efetivamente a transferência de tensões e tem melhor rigidez geral e resistência à distribuição.
Os resultados da simulação de elementos finitos são mostrados (conforme mostrado na figura):
Comparação da deformação geral: A Estrutura B tem melhor capacidade de controle de deformação e seu deslocamento máximo é significativamente menor do que o da Estrutura A, indicando que sua rigidez à flexão é mais forte.
Distribuição de tensões: A Estrutura A tem concentração de tensões na raiz e no abdômen, o que representa um risco potencial de fadiga; A Estrutura B tem distribuição uniforme de tensões, o que reduz efetivamente os picos de tensões locais.
Rigidez geral: A modalidade geral da Estrutura B é mais estável, o que reduz efetivamente a oscilação estrutural em altas velocidades e melhora a confiabilidade operacional a longo prazo.
3. Resumo das vantagens do design
Por meio de comparação estrutural e de simulação, o design inovador da Estrutura B mostra vantagens significativas:
Redução de peso: mantendo a resistência, a Estrutura B otimiza a distribuição do material para atingir uma redução geral de peso de cerca de 15 a 20%;
Melhoria da resistência: a tensão máxima diminui em cerca de 18% e a capacidade de carga máxima aumenta em mais de 22%;
Melhoria da rigidez à flexão: o deslocamento máximo sob carga unitária é reduzido em mais de 30%, melhorando a estabilidade dinâmica;
Melhor formato aerodinâmico: em linha com o design aerodinâmico do perfil, reduz a resistência do ar e melhora a eficiência da conversão de energia eólica;
Vida útil mais longa: a concentração de tensão é significativamente reduzida, retardando efetivamente o início e a expansão de rachaduras por fadiga.
4. Conclusão: A inovação estrutural impulsiona o salto de desempenho
Por meio de modelagem mecânica sistemática, otimização aerodinâmica e verificação de simulação, nossa empresa libertou com sucesso as pás do ventilador HVLS do dilema das "restrições de peso-resistência" e alcançou um novo avanço em alto desempenho e leveza.
Continuaremos a nos basear em dados e a nos orientar pela engenharia, superando constantemente os gargalos da tecnologia de ventiladores e fornecendo aos clientes soluções de fluxo de ar de alto desempenho, mais seguras e confiáveis.
