750KW風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)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(hù)意識日益增強(qiáng)的今天，風(fēng)電越來越受到世界各國的重視。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，以滿足氣動性能和強(qiáng)度的需求
主要的研究內(nèi)容及成果如下：
1.詳細(xì)探討了風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計的基本理論，在葛澇渦理論設(shè)計模型的基礎(chǔ)上建立較為完善的風(fēng)輪葉片氣動性能分析模型，求得各截面對應(yīng)的弦長和安裝角。在動量—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，通過將葉片劃分為19段共有20個截面建立每個截面的關(guān)鍵點將關(guān)鍵點連接成線然后連接相應(yīng)的線形成面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，實現(xiàn)葉片的實體建模，隨后設(shè)置約束條件，對葉片進(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)計的結(jié)果進(jìn)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(chǔ)上對葉片的鋪層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計利用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)性能上對優(yōu)化后的葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以滿足應(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




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國際風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀 7
1.3國內(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(shè)計的基本原理 26
2.9本章小結(jié) 27
第三章 風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計 28
3.1確定總體參數(shù) 28
3.1.1計算風(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 31
3.2.1葉片葉展形狀設(shè)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(shè)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(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)用有限元分析法對葉片進(jìn)行靜態(tài)分析 44
4.2.2 運(yùn)用有限元分析法對葉片進(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 48
4.3.1葉片的氣動性能優(yōu)化設(shè)計 49
4.3.2葉片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)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(xiàn) 55
致謝 56