750KW風電機組風輪的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設計


2.16萬字 56頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)


摘要
在全球化石能源日益枯竭和環(huán)境保護意識日益增強的今天，風電越來越受到世界各國的重視。風力發(fā)電需要許多成熟的技術(shù)，本文研究的主要是風電機組的關鍵組件——葉片，根據(jù)已有數(shù)據(jù)對750KW水平軸風力機葉片進行結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設計相關內(nèi)容進行了研究。葉片作為風輪的主體，承受的載荷情況較為復雜，需要進行嚴格地設計，以滿足氣動性能和強度的需求
主要的研究內(nèi)容及成果如下：
1.詳細探討了風力機葉片設計的基本理論，在葛澇渦理論設計模型的基礎上建立較為完善的風輪葉片氣動性能分析模型，求得各截面對應的弦長和安裝角。在動量—葉素理論的基礎上引用葉片損失系數(shù)，采用了威爾遜理論，使得軸向誘導因子和周向誘導因子在計算中更加精確。
2. 選用適當?shù)娜~片翼型，利用Profili軟件得到坐標數(shù)據(jù)，進行處理后輸入ANSYS軟件中，通過將葉片劃分為19段共有20個截面建立每個截面的關鍵點將關鍵點連接成線然后連接相應的線形成面進行網(wǎng)格劃分，實現(xiàn)葉片的實體建模，隨后設置約束條件，對葉片進行靜態(tài)分析、模態(tài)分析和穩(wěn)定性分析。
3.根據(jù)葉片設計的結(jié)果進行氣動性能優(yōu)化，綜合考慮氣動性能和制造工藝，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)果在此基礎上對葉片的鋪層結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計利用ANSYS進行反復分析校核確定最終鋪層方案并在結(jié)構(gòu)性能上對優(yōu)化后的葉片結(jié)構(gòu)進行分析，以滿足應用條件。

關鍵字：風電 風力機葉片 結(jié)構(gòu)分析 優(yōu)化設計




目錄
摘要 4
Abstract 5
第一章 緒論 6
1.1當今能源狀況 6
1.2國際風電發(fā)展現(xiàn)狀 7
1.3國內(nèi)風力發(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 風力機的基本概念和理論 16
2.1風力機的基本概念 16
2.2 貝茨理論 18
2.3渦流理論 20
2.4動量理論 21
2.5葉素理論 21
2.6葉素—動量理論 23
2.7葛澇渦理論與威爾遜理論 24
2.8葉片氣動外形設計的基本原理 26
2.9本章小結(jié) 27
第三章 風力機葉片設計 28
3.1確定總體參數(shù) 28
3.1.1計算風輪的直徑 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.葉片外形設計 31
3.2.1葉片葉展形狀設計 31
3.2.2計算軸向因子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)化設計 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 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 運用有限元分析法對葉片進行靜態(tài)分析 44
4.2.2 運用有限元分析法對葉片進行模態(tài)分析 45
4.2.3風力機葉片的穩(wěn)定性分析 47
4.3風力機葉片的優(yōu)化設計 48
4.3.1葉片的氣動性能優(yōu)化設計 49
4.3.2葉片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計 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 55
致謝 56