風力發(fā)電機葉片振動模態(tài)分析報告

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1、word格式完美整理·機電與車輛工程學院畢業(yè)設(shè)計題目：風力發(fā)電機葉片振動模態(tài)分析專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級：09自動化（2）班姓名：張慧學號：1666090231指導(dǎo)教師：喬印虎日期：2013-6-5可編輯版word格式完美整理目錄引言11．概況及現(xiàn)狀分析11.1風力發(fā)電機組技術(shù)發(fā)展動向和現(xiàn)狀11.1.1國外風電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11.1.2國內(nèi)風電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀21.2有限元技術(shù)發(fā)展狀況31.3本課題的研究內(nèi)容及意義42．數(shù)學模型構(gòu)建52.1結(jié)構(gòu)模態(tài)分析52.2進行模態(tài)分析的功能52.3模態(tài)分析的步驟52.3.1建模5

2、2.3.2定義分析步類型并設(shè)置相應(yīng)選項52.3.3施加邊界條件、載荷并求解52.3.4結(jié)果處理52.4自由振動微分方程式62.5風力機基本概念62.5.1水平軸風力機62.5.2垂直軸風力機72.6風機葉片的設(shè)計72.6.1特征風速的描述和估算82.6.2風力機葉片設(shè)計方案103、葉片有限元仿真模型的建立133.1葉片實體模型133.2網(wǎng)格的劃分143.3定義材料屬性153.4邊界條件及載荷174、葉片的模態(tài)分析18結(jié)論24參考文獻26abstract27可編輯版word格式完美整理風力發(fā)電機葉片振動模態(tài)分析摘要：隨著

3、能源危機的進一步惡化，風能作為可再生能源在世界各國越來越受到重視，風力發(fā)電技術(shù)得到了長足的發(fā)展。風力發(fā)電機的葉片是風力機的關(guān)鍵部件，葉片的設(shè)計及研究是整臺風力發(fā)電機的設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對風力機葉片的設(shè)計、振動及強度分析尤為重要。本文首先以空氣動力學為基礎(chǔ)，結(jié)合風力機的相關(guān)基本理論，對風力發(fā)電機葉片進行了設(shè)計及建模。首先將由Pro/E繪制好的葉片實體模型導(dǎo)入Abaqus中，利用Abaqus對葉片進行劃分網(wǎng)格、定義材料屬性以及確定邊界條件及施加載荷，完成葉片有限元模型的建立；然后對葉片進行模態(tài)分析態(tài)，得出葉片的前十階頻率、振

4、型。通過分析表明葉片的動力學性能均符合設(shè)計要求，可以對葉片進行后續(xù)的研究。關(guān)鍵詞：風力發(fā)電機；葉片；強度分析；模態(tài)分析引言國外很多學者都進行過針對葉片的分析研究，但研究方法和目的各不相同。有些學者主要從理論上對葉片的動態(tài)特性進行計算和分析，從而得出葉片的振動方程；另外一些學者就葉片的幾種簡化模型進行討論，并提出自己認為比較合適的模型；有些則是以優(yōu)化為目的對葉片的振動特性進行有限元分析；另外一些人則結(jié)合實驗對葉片的某些部位進行了強度分析，這些分析都沒有對葉片有限元模型的建立、分析等給予詳細介紹[1]。有限元模型的建立是對

5、風力機葉片進行力學分析的基礎(chǔ)，其有限元模型的精度至關(guān)重要，有限元模型在葉片設(shè)計初期對方案的選擇起到參考作用。葉片的靜力學分析是從整體上分析葉片結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律，系統(tǒng)分析葉片結(jié)構(gòu)的受力特點，校核葉片的強度，并為鋪層設(shè)計提供參考[2]。風力機的葉片作為一種彈性結(jié)構(gòu)，且工作時作周期性旋轉(zhuǎn)，作用在其上的載荷具有交變性和隨機性。為了防止葉片發(fā)生共振疲勞破壞，有必要對葉片進行振動特性分析。將以有限元軟件Abaqus為基礎(chǔ)，對大型風力機葉片有限元模型的建立、分析進行深入研究和探討?？删庉嫲鎤ord格式完美整理1．概況及現(xiàn)狀分析

6、1.1風力發(fā)電機組技術(shù)發(fā)展動向和現(xiàn)狀1.1.1國外風電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀全球可利用的風能資源非常豐富，風能總量比地球上可開發(fā)利用的水能總量大10倍以上。風力發(fā)電機組的研究與制造以歐洲國家最具有代表性，如丹麥、德國、荷蘭和比利時等國家，其中丹麥生產(chǎn)和銷售量居世界的首位，而技術(shù)和發(fā)展速度則屬德國最快。從應(yīng)用和管理角度看，美國目前是世界風力裝機容量和發(fā)電量最多的國家，裝機容量超過了2X104MW，且每年仍以10％的速度增加。風力發(fā)電在新能源和可再生能源行業(yè)中增長最快，平均每年增長達到35％，美國、意大利和德國的年增長高達50％以上

7、。德國風電量已占全國總發(fā)電量的4.7％以上，丹麥風電已超過總發(fā)電量的20％。全球已有50多個國家正積極促進風能事業(yè)的發(fā)展。由于風力發(fā)電技術(shù)相對成熟，許多國家投入較大、發(fā)展較快，使風電價格不斷下降，考慮環(huán)保和地理因素，加上政府稅收優(yōu)惠和相關(guān)政策支持，在投資、電價方面有些地區(qū)已可與火電等能源展開競爭。自1995年以來，世界風能發(fā)電速度幾乎增加近5倍。同一時期，煤電發(fā)電卻下降了9％。在全球范圍內(nèi)，風力發(fā)電已經(jīng)形成了年產(chǎn)值超過50億美元的產(chǎn)業(yè)。截至2001年底，全球風能發(fā)電能力已經(jīng)達到25000MW，比上一年增長6500MW，

8、增長了35％。到2002年底，世界積累的風力發(fā)電設(shè)備有61000臺，總裝機容量為32000MW，排在前四位的是德國、美國、西班牙和丹麥。歐洲占75％。預(yù)計到2007年底，風力發(fā)電總能力累計將達到83000MW，其中歐洲達58000MW。1.1.2國內(nèi)風電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國風能資源儲量居世界首位，總的可開發(fā)利用的風能總量2.53億千瓦