風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片灌注過程中的力學(xué)分析

摘要
隨著化石能源的過渡消耗以及其對(duì)環(huán)境帶來的嚴(yán)重影響，風(fēng)能憑借其清潔、可循環(huán)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)而越來越受到重視，各國都在積極開發(fā)利用本國的風(fēng)能資源，中國也不例外。近幾年我國的風(fēng)能發(fā)電業(yè)發(fā)展到一定的規(guī)模。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有效捕獲風(fēng)能的關(guān)鍵部件，直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能，并要具有長期在戶外自然環(huán)境條件下使用的特性和合理的價(jià)格。本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件葉片進(jìn)行了研究，主要研究工作如下：
1.根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)的經(jīng)典理論設(shè)計(jì)葉片的外形，利用ANSYS有限元分析軟件建立葉片的三維實(shí)體模型。其中根據(jù)葉片翼型數(shù)據(jù)較多的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在傳統(tǒng)建模方法無法實(shí)現(xiàn)的情況下，采用了導(dǎo)入數(shù)據(jù)文件的建模方法，提高了模型的建立效率。
2.介紹了有關(guān)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的基本知識(shí)及其成型工藝，并且補(bǔ)充了與注塑成型工藝相關(guān)的理論知識(shí)，為接下來要進(jìn)行的注塑過程中的力學(xué)分析提供了理論基礎(chǔ)。
3.利用Moldflow模流分析軟件分別對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片在一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)注塑口條件下進(jìn)行了灌注過程中的力學(xué)分析，并且繪出了相應(yīng)的力學(xué)變化圖，通過對(duì)比分析不同條件下葉片注塑過程中的優(yōu)缺點(diǎn)，找出葉片最佳注塑條件。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片 成型工藝 有限元

 
Abstract
With the consumption of fossil fuels and their serious impact on the environment, the wind energy with the advantages of cleans and can be recycled for use is growing importance to many countries and they are actively developing and utilizing its wind resource, China is no exception. The industry of the wind power develops to a certain scale in China last few years. The wind turbine blade is a key component of effective capture wind energy, which directly affects the performance of the whole system, and it should to use in long term in outdoor conditions, and has reasonable prices. The blades, the key part of the wind turbine, were studied in this article. The main conclusions are as follows:
1. According to the classic theory of the wind turbine blades design and using finite element ANSYS, the blade’s 3D solid model is established. According to the situation that there are lots of aerofoil data, a suitable modeling method is put out which make the modeling more quickly and accurately.
2. Introduced the basic knowledge of wind turbine blades of molding and compacting process, and add injection molding process with the relevant theoretical knowledge, in order to make a theoretical basis for the next step in the mechanical analysis of injection molding process.
3. Using Moldflow software to analyze on the wind turbine blades were in one 、two、three conditions , which were injection port during the mechanical analysis of perfusion, and draw the corresponding dynamics in figure, through in different conditions by comparing and analyzing the advantages and disadvantages of injection molding process, in order to find the best injection conditions.

Key words: Wind Turbine Blades   Compacting Process   Finite Element

目 錄
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2世界風(fēng)力發(fā)電的歷史、現(xiàn)狀以及前景 2
1.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 3
1.4本課題的主要研究任務(wù) 5
1.5本課題的實(shí)現(xiàn)方法 5
第二章 風(fēng)機(jī)葉片材料及其制造工藝 6
2.1復(fù)合材料概述 6
2.1.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片常用復(fù)合材料 6
2.1.2風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì) 7
2.2風(fēng)機(jī)葉片的制造工藝 8
第三章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本理論 10
3.1引言 10
3.2貝茨理論 10
3.3葛勞渥旋渦理論 11
3.4風(fēng)力機(jī)的基本概念 13
3.4.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)簡介 13
3.4.2翼型介紹以及選擇 13
3.5翼型幾何參數(shù) 16
第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的設(shè)計(jì) 19
4.1引言 19
4.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的設(shè)計(jì)參數(shù)確定 19
4.2.1風(fēng)力機(jī)直徑的確定 19
4.2.2葉尖速比的確定 19
4.2.3風(fēng)輪的葉片數(shù) 20
4.2.4翼型的選擇 20
4.2.5葉片從轉(zhuǎn)動(dòng)中心至葉尖不同位置的尖速比 21
4.2.6葉片從轉(zhuǎn)動(dòng)中心至葉尖不同半徑處的剖面翼型弦長  21
4.2.7葉片的實(shí)際安裝角  21
4.3基于ANSYS的風(fēng)力機(jī)葉片三維建模 22
4.3.1NACA4412葉型型值點(diǎn)的選取 23
4.3.2葉片各葉素空間坐標(biāo)的求解 24
4.3.3葉片的三維建模 24
第五章 風(fēng)力機(jī)葉片灌注過程中的力學(xué)分析 26
5.1引言 26
5.2注塑相關(guān)理論知識(shí) 26
5.2.1注塑成型原理 26
5.2.2注塑成型要素 26
5.3在Moldflow中分析風(fēng)力機(jī)葉片灌注過程中的力學(xué)變化 28
5.3.1葉片在一個(gè)注塑口條件下注塑過程分析 28
5.3.2葉片在兩個(gè)注塑口條件下注塑過程分析 34
5.3.3葉片在三個(gè)注塑口條件下注塑過程分析 39
5.3.4分析總結(jié) 42
第六章 總結(jié)與展望 44
6.1總結(jié) 44
6.2待解決的問題 44
6.3展望 44
第七章 致謝 46
參考文獻(xiàn) 47