【摘要】：眾所周知,人類的生產發(fā)展與生活水平的提高離不開各種能源。隨著化石能源的逐漸減少,越來越多的國家將目光投向了新能源方面。風能是一種綠色環(huán)保的可再生清潔能源,其最主要的利用方式是風力發(fā)電。因此,風力發(fā)電機的創(chuàng)新與發(fā)展是合理利用風能,進而改善能源結構和環(huán)境的關鍵。葉片是風力發(fā)電機組有效捕捉風能的關鍵部件,其成本大約占風機總成本的20%。因此,提高葉片的性能可以提高發(fā)電量,捕獲更多的風能。目前,市面上主流的風機類型越來越傾向于大型化,而山東沿海地區(qū)是風能資源比較豐富的地區(qū),比較適合大型風機的安裝使用,因此,本文基于翼型設計軟件Profili、三維建模軟件UG、有限元分析軟件ANSYS Workbench及空氣動力學分析軟件GH Bladed,同時根據(jù)沿海地區(qū)的風力資源利用現(xiàn)狀,設計出一種適用于功率為2MW的陸上風力發(fā)電機的葉片,并對其進行載荷分析和疲勞壽命分析。本論文的主要研究內容包括:1.根據(jù)省氣象局發(fā)布的山東沿海地區(qū)每季度的風速數(shù)據(jù),計算出年平均風速。2.風機葉片的設計:確定額定功率與額定風速、計算葉片長度、確定葉片數(shù)目、確定葉片剖面翼型以及弦長和扭轉角等。3.風機葉片的三維建模:在風機葉片中,各個截面的翼型是由若干段自由曲線構成,通過Profili軟件將設計好的翼型數(shù)據(jù)導出,通過EXCEL進行坐標變換,得到翼型的實際空間坐標,保存成*.dat格式。最后,運用UG的曲線建模功能完成葉片的三維建模設計。4.葉片的疲勞壽命分析:應用GH Bladed分析風機正常運行、正常停機、緊急停機三種運行模式下的受力狀態(tài),運用ANSYS Workbench對葉片進行了單向流固耦合分析和疲勞壽命分析。
文內圖片：
圖片說明：（a）帆船圖1-1（b）風車圖1-1人類早期風能利用方式
[Abstract]:As we all know, the development of human production and the improvement of living standards can not be separated from a variety of energy sources. With the gradual reduction of fossil energy, more and more countries pay attention to new energy. Wind energy is a kind of green and environmentally friendly renewable clean energy, and its most important way of utilization is wind power generation. Therefore, the innovation and development of wind turbine is the key to make rational use of wind energy and then improve the energy structure and environment. Blade is the key component of wind turbine to capture wind energy effectively, and its cost accounts for about 20% of the total cost of wind turbine. Therefore, improving the performance of the blade can improve the power generation and capture more wind energy. At present, the mainstream fan types in the market are more and more inclined to large-scale, and Shandong coastal areas are rich in wind energy resources, which is more suitable for the installation and use of large fans. Therefore, this paper is based on airfoil design software Profili, 3D modeling software UG, finite element analysis software ANSYS Workbench and aerodynamics analysis software GH Bladed, according to the current situation of wind resources utilization in coastal areas. A blade of onshore wind turbine with power of 2MW is designed, and its load analysis and fatigue life analysis are carried out. The main research contents of this paper include: 1. According to the quarterly wind speed data of Shandong coastal areas released by the Provincial Meteorological Bureau, the annual average wind speed is calculated. 2. Fan blade design: determine rated power and rated wind speed, calculate blade length, determine the number of blades, determine blade profile airfoil, chord length and torsional angle, etc. 3D modeling of fan blade: in fan blade, the airfoil of each section is composed of several free curves. The designed airfoil data are derived by Profili software, and the actual spatial coordinates of airfoil are obtained by EXCEL coordinate transformation, which is saved into * .dat format. Finally, the 3D modeling design of blade is completed by using the curve modeling function of UG. Fatigue life analysis of blade: GH Bladed is used to analyze the stress state of fan under three operation modes: normal operation, normal shutdown and emergency shutdown. ANSYS Workbench is used to analyze the unidirectional fluid-solid coupling analysis and fatigue life analysis of the blade.
【學位授予單位】：煙臺大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM315

【參考文獻】

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本文編號：2512546