题目：风力机叶片气动性能的数值模拟和颤振分析

现代风力机叶片越来越趋向于大型化，这在提高风能的利用的同时叶片的柔性变形也愈加显著，这其中的气动弹性问题是影响风力机性能及安全运行的关键因素。本文的主要工作是针对南京航空航天大学设计的NH1500风力机叶片，开展了该型风力机叶片气动性能数值计算（即CFD计算），然后是基于片条理论的工程计算研究，最后是关于叶片二维翼型的弯扭弹性稳定性分析。论文针对NH1500风力机叶片，分别开展了全尺寸和1/16缩比模型的气动性能的数值模拟。对于全尺寸算例，本文算法可以得到较为准确的流场和气动性能。所给算例表明，本文算法及重叠网格技术适用于风力机叶片的气动性能和流场计算，特别是，该算法和重叠网格技术易于应用到多叶片/塔架的组合情形。基于片条理论，本文开发了风力机叶片气动性能的工程算法程序，并分别针对NREL20kW风力机和NH1500风力机（全尺寸及1/16缩比模型），开展了叶片性能的工程计算，验证了程序并得到了合理的结果。给出了叶片的二维翼型的扭转弹性静力学模型，然后给出了弯扭弹性动力学模型，并讨论了弯扭弹性稳定性问题的求解方法，结合某型5MW风力机，分析了在风速小于20米/秒时二维翼型弯扭弹性稳定性问题。文中对叶片气动弹性的讨论局限于二维经典的PAPA模型，其中，对非定常气动力也采用了近似模型。由于目前可获得的数据有限，模型的有效性还需要以后进一步的验证。