本文關(guān)鍵詞：極端風(fēng)速下風(fēng)機復(fù)合材料葉片的特性研究　出處：《新疆大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 極端風(fēng)速 復(fù)合材料葉片 翼型 有限元分析 疲勞壽命

【摘要】：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)有著環(huán)保、消耗低、可再生等優(yōu)點,早在上個世紀(jì)全球就已經(jīng)掀起了風(fēng)電熱潮。我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的起步較晚但發(fā)展速度很快。然而相較于風(fēng)電行業(yè)發(fā)達的美國、丹麥等國家,我國的自主研發(fā)能力還存在一定的不足。葉片是風(fēng)力發(fā)電機組不可或缺的一部分,其性能的好壞會直接影響風(fēng)力發(fā)電機組運行時間的長短以及風(fēng)電場效益的高低。葉片性能的好壞很大程度上取決于翼型的性能。S8035翼型具有較好的升阻比但是卻不能滿足葉片根部強度需求,而DU40翼型較厚,能夠滿足葉根強度要求卻損失了升阻比。通過復(fù)合兩種翼型則能夠很好地解決這個問題。此外,葉片在運行時承受著各種各樣復(fù)雜的載荷,而風(fēng)速是影響風(fēng)機葉片載荷大小的一個關(guān)鍵因素。因此,研究風(fēng)速對葉片性能的影響對葉片的設(shè)計具有重要的參考意義。本文通過復(fù)合兩種常見翼型來設(shè)計新翼型,利用UG軟件建立葉片模型并借助Ansys Workbench軟件完成靜力學(xué)及疲勞壽命分析,得到以下結(jié)論:1)通過XFOIL軟件設(shè)計復(fù)合翼型,并比較三種翼型的氣動性能,發(fā)現(xiàn)相較于DU40翼型和S8035翼型,在同一攻角下,復(fù)合翼型氣動性能最好。2)對于三種不同翼型的玻璃纖維復(fù)合材料葉片在不同風(fēng)速下的靜力學(xué)分析顯示:額定風(fēng)速下,三種翼型玻璃纖維復(fù)合材料葉片的最大等效應(yīng)力均出現(xiàn)在葉片的根部,應(yīng)力值較小;極端風(fēng)速之下,三種翼型玻璃纖維復(fù)合材料葉片的最大等效應(yīng)力也出現(xiàn)在葉片根部,但是危險區(qū)域延葉片展向擴散,最大等效應(yīng)力已經(jīng)超出了葉片材料的拉伸強度。3)對于三種不同翼型的碳纖維復(fù)合材料葉片在不同風(fēng)速下的靜力學(xué)分析結(jié)果顯示:額定風(fēng)速下,三種翼型碳纖維復(fù)合材料葉片的最大等效應(yīng)力均出現(xiàn)在葉片的根部,應(yīng)力值較小;極端風(fēng)速之下,雖然三種翼型碳纖維復(fù)合材料葉片的最大等效應(yīng)力急劇增加,但是由于碳纖維復(fù)合材料的性能優(yōu)越,極端風(fēng)速對碳纖維復(fù)合材料葉片性能影響較小。4)對于三種不同翼型的玻璃纖維復(fù)合材料葉片疲勞壽命分析結(jié)果顯示:三種翼型葉片在額定風(fēng)速下均能滿足葉片運行20年的使用要求,但是極端風(fēng)速會導(dǎo)致三種翼型葉片的運行循環(huán)次數(shù)大幅下降,使用壽命銳減。因此,極端風(fēng)速是導(dǎo)致葉片使用壽命降低的重要原因。
[Abstract]:Wind power generation technology has the advantages of environmental protection, low consumption, renewable and so on. As early as the last century the global wind power boom has been set off. Wind power technology in China started relatively late but the speed of development. However compared with the wind power industry developed in the United States Denmark and other countries. The independent R & D capability of our country still has certain deficiency. The blade is an indispensable part of the wind turbine. The performance of the turbine will directly affect the operating time of the wind turbine and the benefit of the wind farm. The performance of the blade depends to a great extent on the performance of the airfoil S8035 airfoil with good lift and drag. But it can not meet the needs of leaf root strength. However, the DU40 airfoil is thicker and can meet the needs of the blade root strength, but the lift-to-drag ratio is lost. This problem can be solved well by the combination of the two airfoils. The blade is subjected to a variety of complex loads while running, and the wind speed is a key factor affecting the load size of the fan blade. It is very important to study the influence of wind speed on blade performance. In this paper, two common airfoils are combined to design new airfoils. The blade model is built by UG software and the statics and fatigue life analysis is completed by Ansys Workbench software. The following conclusion is drawn: 1) the composite airfoil is designed by XFOIL software. The aerodynamic performance of the three airfoils is compared with that of the DU40 airfoil and the S8035 airfoil at the same angle of attack. The aerodynamic performance of composite airfoil is the best. 2) for three different airfoils, the static analysis of glass fiber composite blades under different wind speed shows that: at rated wind speed. The maximum equivalent stress of the three kinds of wing glass fiber composite blades appears at the root of the blade, and the stress value is small. Under the extreme wind speed, the maximum equivalent stress of the three kinds of glass-fiber composite blades also appeared at the blade root, but the spread of the blade spread in the dangerous area. The maximum equivalent stress has exceeded the tensile strength of the blade material. 3) for three different airfoil CFRP blades under different wind speeds the results show that: rated wind speed. The maximum equivalent stress of the three kinds of CFRP blades appears at the root of the blade, and the stress value is small. Under extreme wind speed, the maximum equivalent stress of the three kinds of CFRP blades increases sharply, but the performance of CFRP is superior. Extreme wind speed has little effect on the performance of carbon fiber composite blade. 4). The results of fatigue life analysis of glass fiber composite blades with three different airfoils show that the blades of three airfoils can meet the requirements of 20 years operation under rated wind speed. But extreme wind speed will lead to three kinds of airfoil blades running cycle times greatly decreased, service life sharply reduced, therefore, extreme wind speed is an important reason leading to the blade service life decline.
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM315;TB332

【參考文獻】

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本文編號：1430694