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《風機葉片結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設計》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、武漢理工大學碩士學位論文摘要近年來,“能源危機’’越來越引起人們的重視,能源短缺使得可再生能源得到空前發(fā)展?!熬G色能源"之風已吹遍全球,風能作為取之不盡用之不竭的可再生能源在近幾年得到了迅速發(fā)展,世界上不少國家都把開發(fā)利用風能作為一項能源政策。我國作為能源消費大國,近年來風電行業(yè)因政府的大力支持而得到快速發(fā)展,但我國的風電技術(shù)與風電發(fā)達國家相比差距很大,Mw級以上風電設備設計技術(shù)基本依賴進口,作為風電機組關(guān)鍵部件之一的葉片尤其如此。因此,加快風電技術(shù)國產(chǎn)化,提高我國風電技術(shù)水平成為當務之急,本文在北京玻鋼院復合
2、材料有限公司和國家“十一五"科技支撐計劃項目(2006BAA01A09)支持下,根據(jù)現(xiàn)有進口葉片,著重對大型水平軸風機葉片進行結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設計進行了研究,取得了如下成果:1.利用動量一葉素理論建立了較為完善的風輪葉片氣動性能分析模型,將葉尖損失和輪轂損失修正系數(shù)引入動量一理論,使得軸向誘導因子和周向誘導因子的在計算中更加精確,研究了風剪切和偏航對風力機氣動性能的影響;建立風力機坐標系,研究風力機的數(shù)學模型,包括工況模型和風力機模型,以及各種載荷的計算,包括空氣動力載荷、重力和離心力載荷、慣性載荷和操縱載荷等,
3、為葉片的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設計奠定基礎;2.根據(jù)葉片結(jié)構(gòu)分析的有限元理論,利用大型通用有限元軟件ANSYS建立葉片的實體模型,采用殼單元SHELL91和SHELL99對模型進行離散化,建立葉片的有限元模型,對建好的有限元模型施加工況條件,進行結(jié)構(gòu)分析,主要包括強度分析、模態(tài)分析和穩(wěn)定性分析等,完成了一整套利用有限元軟件對大型葉片進行校核分析的方法,摸索出了具有復雜氣動外形和內(nèi)部鋪層結(jié)構(gòu)的復合材料葉片建模的有效方法;3.根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果,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,
4、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,結(jié)果證明了優(yōu)化后的葉片不僅在性能上具有優(yōu)越性,而且簡化了成型工藝,降低了制造難度,這說明該優(yōu)化方案基本上合理可行,并具有一定的適用性。關(guān)鍵詞:風力發(fā)電,風機葉片,結(jié)構(gòu)分析,優(yōu)化設計武漢理工大學碩士學位論文ABSTRACTRenewableenergyhasbeendevelopedgreatlyinrecentyearsduetothemoreandmoreimportanceof“EnergyCrisis”andtheshortageofenergy.Windener
5、gy嬲atypeofinexhaustibleandrenewableenergyhasbeendevelopedrapidlyinrecentyears,thewindof“Greenenergy’’haSbeencoveredthewholeworldfordevelopingandutilizingwindenergybecomesapolicyinmanycountries.China,asoneofthelargestcountryofenergycomsumptiOn,windpowerhasgai
6、nedquickdevelopmentinrecentyearswithgreatsupportofthegovernment.However,theMW-classwindturbinetechnologiesarealmostallimportedbecauseofthedeeptechonologygapbetweenChinaandwestcountriesinadvancedwindpowerfield,especiallyrotorblade,whichisoneofthekeycomponents
7、ofwindturbine.Therefore,toimproveourwindpowertechnologyischieflyconcernedtospeedupdomestictechnologyinwindpowerfield.WiththesupportofBeijingCompositeMaterialsCo.,LTDandaidofNational“l(fā)lthfive—year”ScientificSupportPlan(2006BAA01A09),researcheswerefocusedonstr
8、ucturalanalysisandoptimaldesignofrotorbladeonthebasisoftheexistingimportedblade.Themainachievementsare嬲follow:1.Withthemomentumandbladeelementtheory,arelativelycompletecalculationmodelfortheaero