750KW風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)


2.16萬(wàn)字 56頁(yè) 原創(chuàng)作品，通過(guò)查重系統(tǒng)


摘要
在全球化石能源日益枯竭和環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，風(fēng)電越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。風(fēng)力發(fā)電需要許多成熟的技術(shù)，本文研究的主要是風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵組件——葉片，根據(jù)已有數(shù)據(jù)對(duì)750KW水平軸風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了研究。葉片作為風(fēng)輪的主體，承受的載荷情況較為復(fù)雜，需要進(jìn)行嚴(yán)格地設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足氣動(dòng)性能和強(qiáng)度的需求
主要的研究?jī)?nèi)容及成果如下：
1.詳細(xì)探討了風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)的基本理論，在葛澇渦理論設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上建立較為完善的風(fēng)輪葉片氣動(dòng)性能分析模型，求得各截面對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)和安裝角。在動(dòng)量—葉素理論的基礎(chǔ)上引用葉片損失系數(shù)，采用了威爾遜理論，使得軸向誘導(dǎo)因子和周向誘導(dǎo)因子在計(jì)算中更加精確。
2. 選用適當(dāng)?shù)娜~片翼型，利用Profili軟件得到坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后輸入ANSYS軟件中，通過(guò)將葉片劃分為19段共有20個(gè)截面建立每個(gè)截面的關(guān)鍵點(diǎn)將關(guān)鍵點(diǎn)連接成線(xiàn)然后連接相應(yīng)的線(xiàn)形成面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，實(shí)現(xiàn)葉片的實(shí)體建模，隨后設(shè)置約束條件，對(duì)葉片進(jìn)行靜態(tài)分析、模態(tài)分析和穩(wěn)定性分析。
3.根據(jù)葉片設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行氣動(dòng)性能優(yōu)化，綜合考慮氣動(dòng)性能和制造工藝，使葉片方便制造，外形上更加合理。在結(jié)構(gòu)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果在此基礎(chǔ)上對(duì)葉片的鋪層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)利用ANSYS進(jìn)行反復(fù)分析校核確定最終鋪層方案并在結(jié)構(gòu)性能上對(duì)優(yōu)化后的葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以滿(mǎn)足應(yīng)用條件。

關(guān)鍵字：風(fēng)電 風(fēng)力機(jī)葉片 結(jié)構(gòu)分析 優(yōu)化設(shè)計(jì)




目錄
摘要 4
Abstract 5
第一章 緒論 6
1.1當(dāng)今能源狀況 6
1.2國(guó)際風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀 7
1.3國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展 11
1.4本文研究的主要內(nèi)容 14
第二章 風(fēng)力機(jī)的基本概念和理論 16
2.1風(fēng)力機(jī)的基本概念 16
2.2 貝茨理論 18
2.3渦流理論 20
2.4動(dòng)量理論 21
2.5葉素理論 21
2.6葉素—?jiǎng)恿坷碚?23
2.7葛澇渦理論與威爾遜理論 24
2.8葉片氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的基本原理 26
2.9本章小結(jié) 27
第三章 風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì) 28
3.1確定總體參數(shù) 28
3.1.1計(jì)算風(fēng)輪的直徑 28
3.1.2確定葉尖速比 和葉片數(shù)B 29
3.1.3選擇翼型 29
3.2.葉片外形設(shè)計(jì) 31
3.2.1葉片葉展形狀設(shè)計(jì) 31
3.2.2計(jì)算軸向因子a和周向因子b 33
3.3本章小結(jié) 36
第四章 葉片結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 37
4.1葉片的結(jié)構(gòu)分析 37
4.1.1確定葉片各剖面翼型空間坐標(biāo) 37
4.1.2 ANSYS軟件介紹 40
4.2葉片的結(jié)構(gòu)分析 44
4.2.1 運(yùn)用有限元分析法對(duì)葉片進(jìn)行靜態(tài)分析 44
4.2.2 運(yùn)用有限元分析法對(duì)葉片進(jìn)行模態(tài)分析 45
4.2.3風(fēng)力機(jī)葉片的穩(wěn)定性分析 47
4.3風(fēng)力機(jī)葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì) 48
4.3.1葉片的氣動(dòng)性能優(yōu)化設(shè)計(jì) 49
4.3.2葉片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 49
4.4本章小結(jié) 52
第五章 總結(jié)和展望 53
5.1總結(jié) 53
5.2 展望 54
參考文獻(xiàn) 55
致謝 56