1. La cuestión central del diseño de la estructura de la pala
Durante el funcionamiento del ventilador HVLS, las aspas se someten a cargas centrífugas, cargas de viento y vibraciones continuas, estables y de alta frecuencia. Si la estructura de las aspas no es lo suficientemente resistente, es fácil que se produzcan grietas, daños por fatiga o incluso caídas accidentales. Si la rigidez estructural es insuficiente, puede causar grandes oscilaciones, reducir la eficiencia del empuje del aire y acortar su vida útil. Por lo tanto, diseñar una estructura de aspas con alta resistencia, alta rigidez y ligereza es el objetivo principal del diseño de ingeniería.
2. Análisis comparativo de estructuras tradicionales e innovadoras
Comparamos la estructura tradicional de nervadura rectangular (estructura A) con la estructura multicavidad aerodinámicamente optimizada (estructura B), desarrollada independientemente por nuestra empresa. A continuación, se presenta una comparación de las estructuras de sección transversal de las dos palas y los resultados de la simulación de elementos finitos:
Análisis de diferencias estructurales:
Estructura A: Adopta una cavidad rectangular simple + nervaduras de refuerzo rectas, que tiene una estructura simple y es fácil de procesar, pero la rigidez torsional y la distribución de tensiones no son ideales, y existe un problema de concentración local.
Estructura B: Adopta un diseño multicavidad asimétrico, que contiene vigas de soporte aerodinámicas y nervaduras de refuerzo locales, puede guiar eficazmente la transferencia de tensiones y tiene mejor rigidez general y resistencia de distribución.
Se muestran los resultados de la simulación de elementos finitos (como se muestra en la figura):
Comparación de la deformación general: La Estructura B tiene mejor capacidad de control de la deformación, y su desplazamiento máximo es significativamente menor que el de la Estructura A, lo que indica que su rigidez a la flexión es mayor.
Distribución de tensiones: La Estructura A tiene concentración de tensiones en la raíz y el abdomen, lo que representa un riesgo potencial de fatiga; la Estructura B tiene una distribución de tensiones uniforme, lo que reduce eficazmente los picos de tensión locales.
Rigidez general: La modalidad general de la Estructura B es más estable, lo que reduce eficazmente la oscilación estructural a altas velocidades y mejora la confiabilidad operativa a largo plazo.
3. Resumen de las ventajas del diseño
A través de la comparación estructural y de simulación, el diseño innovador de la Estructura B muestra ventajas significativas:
Reducción de peso: Mientras mantiene la resistencia, la Estructura B optimiza la distribución del material para lograr una reducción de peso general de aproximadamente 15 ~ 20%;
Mejora de la resistencia: la tensión máxima disminuye en aproximadamente 18% y la capacidad de carga máxima aumenta en más de 22%;
Mejora de la rigidez a la flexión: el desplazamiento máximo bajo carga unitaria se reduce en un 30% +, mejorando la estabilidad dinámica;
Mejor forma aerodinámica: en línea con el diseño aerodinámico del perfil aerodinámico, reduce la resistencia del aire y mejora la eficiencia de conversión de energía eólica;
Mayor vida útil: la concentración de tensión se reduce significativamente, retrasando efectivamente la iniciación y expansión de grietas por fatiga.
4. Conclusión: La innovación estructural impulsa el salto de rendimiento
Mediante el modelado mecánico sistemático, la optimización aerodinámica y la verificación por simulación, nuestra empresa ha superado con éxito las limitaciones de peso y resistencia de las aspas de los ventiladores HVLS, logrando un nuevo avance en alto rendimiento y ligereza.
Seguiremos basándonos en datos e ingeniería, superando constantemente los obstáculos de la tecnología de ventiladores y ofreciendo a nuestros clientes soluciones de flujo de aire de mayor rendimiento, más seguras y fiables.
