1.5MW風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪的葉片結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

2萬字 63頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)

摘要
在世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)能源已經(jīng)難以滿足世界的需求。其日益短缺，加上環(huán)境污染日益嚴(yán)重，人們對于可再生清潔能源的需求日益上升。而最有利用價值與前景的風(fēng)能，再次受到了世界的矚目。非洲風(fēng)電市場的首次飛躍是2014年風(fēng)能利用的一個顯著變化，至此非經(jīng)濟(jì)合作組織（OECD）國家的風(fēng)電裝機(jī)容量再次超越了歐洲和北美市場。這些變化無疑顯示了風(fēng)力發(fā)電的潛力。本文主要述及了1.5MW水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要包括如下內(nèi)容：
1、參考葛澇渦模型，設(shè)計(jì)了風(fēng)力機(jī)的氣動外形，即計(jì)算了各葉素的弦長與安裝角。所謂葛澇渦模型即在設(shè)計(jì)葉片的過程中，考慮了風(fēng)輪后方的渦流流動的葉素—動量理論。
2、進(jìn)行葉片的氣動性能分析與葉片載荷的計(jì)算。風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)中，風(fēng)輪獲取風(fēng)能的時候會有葉尖損失與輪轂損失，所以在這里引入葉尖損失修正因子與輪轂損失修正因子。然后根據(jù)葉素—動量理論，較為精確的計(jì)算出軸向誘導(dǎo)因子a與周向誘導(dǎo)因子b。利用已經(jīng)得到的軸向誘導(dǎo)因子與周向誘導(dǎo)因子，積分得到葉片氣動性能分析的關(guān)鍵參數(shù)CT與CP。之后分析了葉片上的空氣動力載荷，重力載荷與慣性載荷。
3、在葉片結(jié)構(gòu)的分析部分，運(yùn)用軟件ANSYS，建立葉片的有限元模型，進(jìn)行葉片的靜強(qiáng)度分析、模態(tài)分析與穩(wěn)定性分析，得出葉片在兩個主振方向上的應(yīng)力應(yīng)變圖與位移圖，固有頻率與振型以及屈曲系數(shù)。
4、優(yōu)化了風(fēng)電機(jī)葉片結(jié)構(gòu)。葉片優(yōu)化包括氣動外形的優(yōu)化以及葉片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。本文主要探討后者。葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)是增強(qiáng)葉片的穩(wěn)定性與剛度，同時使結(jié)構(gòu)更加合理并經(jīng)濟(jì)化；優(yōu)化的方法是改善葉片的鋪層結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)輪葉片，結(jié)構(gòu)分析，優(yōu)化