全世界的大气流动产生了风,风产生的能是风能,它是大自然的馈赠。风力能是一种分布广泛、经济又环保的可再生能源。这是一个理想的新能源,与今天的化石燃料的主流相比,优势明显,环境保护和经济快速发展的最大优势,风力发电设备,越来越多地使用风能,能源成本大大降低。目前,风能利用的主要形式还是风力发电机组,而它的核心部件是风力机叶片。风力机叶片是联系风与发电机组的关键部件,它直接用于捕捉风能。大自然的风对风力机叶片有着随机性大、风剪切的影响,长期复杂的流固耦合和气动影响,对风力涡轮机机的稳定性提出了很大的要求,所以风力机叶片的气动设计和动力学特性分析是保证风力涡轮机组稳定运行的重要因素。风力涡轮机的动力学属性研究主要内容是系统的稳定性与共振问题。当风力机系统的固有频率与外界的激振力接近甚至相同时,就会出现共振现象,它会带来强烈的破坏效应。系统动力学分析的主要工作是避免共振现象,就是让风力机系统固有频率远离外界激振力的频率。本文主要针对3.0MW水平轴风力机叶片及风轮的结构动力学特性分析研究。研究运用多体系统动力学的方法建立风力机叶片动力学模型,对于柔性构件的叶片应用了Joint beam element的建模方法。该方法是将风力机叶片整体离散成有限个数的万向关节和圆柱关节的刚体。运用拉格朗日的方法创建风力涡轮机的桨叶系统的动力学运动方程。用亚当斯的计算器进行求解。采用了威尔逊的设计方法设计风力机叶片外形,建立数学优化模型及约束条件,利用MATLAB软件计算。本文所运用的翼型是根据原有翼型优化改进所得。运用Profili软件计算实际的翼型空间数据,绘制叶片各剖面处的空间样条曲线,再基于Pro/E的自由曲面造型功能对风力机叶片进行建模,完成风力机风轮的模型建立。借助亚当斯软件对风力机叶片及风轮进行振动仿真,求解风力机叶片固有频率及振型,再用GH Bladed软件加以计算验证。并通过叶片和风轮模态分析的结果分析了固有频率不同的原因,避免仅对单个叶片进行模态分析所产生的误差。