發(fā)布時(shí)間：2019-07-10 10:32

【摘要】：眾所周知,人類的生產(chǎn)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(fēng)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(fēng)力發(fā)電。因此,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的創(chuàng)新與發(fā)展是合理利用風(fēng)能,進(jìn)而改善能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境的關(guān)鍵。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有效捕捉風(fēng)能的關(guān)鍵部件,其成本大約占風(fēng)機(jī)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(fēng)能。目前,市面上主流的風(fēng)機(jī)類型越來越傾向于大型化,而山東沿海地區(qū)是風(fēng)能資源比較豐富的地區(qū),比較適合大型風(fēng)機(jī)的安裝使用,因此,本文基于翼型設(shè)計(jì)軟件Profili、三維建模軟件UG、有限元分析軟件ANSYS Workbench及空氣動(dòng)力學(xué)分析軟件GH Bladed,同時(shí)根據(jù)沿海地區(qū)的風(fēng)力資源利用現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)出一種適用于功率為2MW的陸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片,并對其進(jìn)行載荷分析和疲勞壽命分析。本論文的主要研究內(nèi)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(fēng)速數(shù)據(jù),計(jì)算出年平均風(fēng)速。2.風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì):確定額定功率與額定風(fēng)速、計(jì)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(zhuǎn)角等。3.風(fēng)機(jī)葉片的三維建模:在風(fēng)機(jī)葉片中,各個(gè)截面的翼型是由若干段自由曲線構(gòu)成,通過Profili軟件將設(shè)計(jì)好的翼型數(shù)據(jù)導(dǎo)出,通過EXCEL進(jìn)行坐標(biāo)變換,得到翼型的實(shí)際空間坐標(biāo),保存成*.dat格式。最后,運(yùn)用UG的曲線建模功能完成葉片的三維建模設(shè)計(jì)。4.葉片的疲勞壽命分析:應(yīng)用GH Bladed分析風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行、正常停機(jī)、緊急停機(jī)三種運(yùn)行模式下的受力狀態(tài),運(yùn)用ANSYS Workbench對葉片進(jìn)行了單向流固耦合分析和疲勞壽命分析。
文內(nèi)圖片：
圖片說明：（a）帆船圖1-1（b）風(fēng)車圖1-1人類早期風(fēng)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(xué)位授予單位】：煙臺大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2512546