利用飛輪儲能是解決能源緊缺的一個有效途徑。由于當前所利用的多是不可再生能源,為提高其使用率,世界范圍內(nèi)的研究者在此領域做著不懈的努力,已有多種儲能方式得以利用。但是傳統(tǒng)的儲能方法利用率不高,能量轉(zhuǎn)換過程復雜,而飛輪儲能作為一種綠色環(huán)保的能量儲存方式,可有效解決這一問題。 本文在仔細查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎上,針對周向纏繞式碳纖維復合材料飛輪轉(zhuǎn)子整體應力水平、儲能密度和轉(zhuǎn)速的影響因素做了歸納分析,并取得了對優(yōu)化飛輪儲能系統(tǒng)有指導意義的結(jié)論。利用力學相關(guān)基礎知識和有限元分析方法推導飛輪轉(zhuǎn)子應力應變解析式,結(jié)合ANSYS軟件比較數(shù)值模擬結(jié)果對解析式精確程度加以驗證,誤差在極小范圍內(nèi)浮動;選用三種常用輪轂材料,分別就輪轂、輪緣的應力進行比較,輔以相同轉(zhuǎn)速下三種材料徑向和環(huán)向應力分析結(jié)果,確定鋁合金材料更宜于減小飛輪整體應力水平及優(yōu)化儲能密度;針對飛輪材料不同模量比對飛輪的影響,得出飛輪內(nèi)外半徑比的選取原則;以實際算例為分析基礎,對影響飛輪儲能密度的結(jié)構(gòu)及材料因素加以優(yōu)化,提出與之符合的優(yōu)化設計方法,滿足復合材料強度準則的要求。 對飛輪儲能系統(tǒng)儲能量進行優(yōu)化時,需要對轉(zhuǎn)子的失效加以預測,用以確定盡可能大的飛輪轉(zhuǎn)速。分別選用國內(nèi)國外兩種碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料,使用已經(jīng)優(yōu)化過的飛輪轉(zhuǎn)子尺寸參數(shù),利用ANSYS有限元分析軟件建立飛輪轉(zhuǎn)子模型,提取出沿半徑方向的徑向應力、環(huán)向應力和剪切應力,結(jié)合相應材料的強度,計算失效準則的收斂性,據(jù)此確定飛輪轉(zhuǎn)子的最大旋轉(zhuǎn)速度,使得飛輪在工作狀態(tài)下不至于過載而發(fā)生失效,其結(jié)果表明ANSYS有限元轉(zhuǎn)子模型能較好的用于轉(zhuǎn)子失效機理的分析。
【學位單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2009
【中圖分類】：TH133.7
【部分圖文】：

輻條輪毅的應力云圖

圖3一10輪毅的應力集中部分云圖圖3一11飛輪轉(zhuǎn)子輪緣徑向位移云圖圖3一12飛輪轉(zhuǎn)子輪緣軸向位移云圖圖3一13飛輪轉(zhuǎn)子輪緣徑向應力云圖圖3一14飛輪轉(zhuǎn)子輪緣環(huán)向應力云圖

輪毅內(nèi)軸孔圓周徑同位移已約束，應變較大區(qū)域出現(xiàn)在輻條之間的輪毅外圓區(qū)域，無輻條牽引，輻條應力沿徑向逐漸增大，輪毅內(nèi)軸孔應力分布變化明顯，為輻條接觸部位最大。圖3一10輪毅的應力集中部分云圖
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2878560