X型腹板垂直轴叶片

应力波动减半

以拓扑优化设计的X型腹板结构取代传统双腹板，有效抑制垂直轴风力机叶片因攻角周期性变化引起的应力波动。

高国强 · Hongsheng, Shu · Zhang, Fan · 戴巨川 · 杨书仪 · 赵鲲

Journal of Mechanical Science and Technology 2025

参数信息

应力波动方差降幅

50 %

技术优势

应力波动减半

采用拓扑优化所得的X型腹板替代传统双腹板，使应力波动方差降低50%，直接提升叶片疲劳可靠性。

针对VAWT攻角设计

结构设计针对垂直轴风力机特有的周期性攻角变化，而非简单沿用水平轴叶片方案，从而在根源上匹配实际气动载荷特征。

同时优化全局与局部

拓扑优化过程综合离散全局载荷设计与局部加强设计，使结构在承受总体载荷的同时对高应力区域进行针对性补强。

应用场景

• 垂直轴风力机叶片：采用X型腹板替代传统结构，降低交变载荷引起的疲劳风险。
• 风机结构优化：为叶片内部腹板布局提供拓扑优化范例，实现减振降载。
• 风力发电系统：提升垂直轴风力机叶片寿命与可靠性，降低维护成本。