【摘要】：隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,高成本的大型兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在面對(duì)極端復(fù)雜的災(zāi)害時(shí),需要有更高的安全性,所以研究分析大型風(fēng)機(jī)在極端工況下的響應(yīng)及工作狀態(tài)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。本文根據(jù)某3MW級(jí)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的相關(guān)參數(shù),通過(guò)相關(guān)的設(shè)計(jì)方法,建立了相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型。利用Workbench有限元軟件,對(duì)風(fēng)力機(jī)模型進(jìn)行了流固耦合分析,得出流場(chǎng)及結(jié)構(gòu)在額定風(fēng)速下的響應(yīng)結(jié)果。對(duì)不同風(fēng)速下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行分析,進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,并加以論證。同時(shí),對(duì)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析及地震響應(yīng)分析。得出結(jié)論如下:(1)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下,葉片的最大位移出現(xiàn)在葉尖,最大應(yīng)力出現(xiàn)在葉片中間部位;塔筒的最大位移出現(xiàn)在塔頂,最大應(yīng)力出現(xiàn)在塔架底部前端。風(fēng)速達(dá)到切出風(fēng)速時(shí),塔筒達(dá)到位移限值。隨著風(fēng)速增大,塔筒的最大應(yīng)力和位移有所增加,但增加比例隨風(fēng)速增大而減小。(2)本文對(duì)風(fēng)機(jī)的功率和安全調(diào)節(jié)所做出的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅有利于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的輸出功率,在極端風(fēng)況下可以有效降低塔架的應(yīng)力和位移,提高塔架的抗風(fēng)能力和安全性,同時(shí)優(yōu)化后的質(zhì)量集中可以有效降低外界荷載導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)振動(dòng)。(3)模態(tài)分析中風(fēng)力發(fā)電機(jī)質(zhì)量點(diǎn)簡(jiǎn)化模型的前兩階模態(tài)與完整模型接近,可作為模態(tài)分析簡(jiǎn)化方法,無(wú)質(zhì)量點(diǎn)模型與完整模型模態(tài)偏差較大。是否考慮質(zhì)量點(diǎn)的偏心對(duì)模態(tài)的分析結(jié)果影響不大。(4)塔架在地震荷載作用下,同樣地震大小,縱向地震作用比橫向地震作用對(duì)塔架的影響更大。與極大風(fēng)速的塔架應(yīng)力和位移對(duì)比,風(fēng)荷載對(duì)塔架整體位移和塔底應(yīng)力起控制作用,地震荷載對(duì)塔頂應(yīng)力起控制作用。質(zhì)量點(diǎn)簡(jiǎn)化模型與完整模型的地震響應(yīng)對(duì)比差距較大,不宜作為地震分析的簡(jiǎn)化模型。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM315
【圖文】：

需要我們積極探索發(fā)展綠色清潔的能源，才能滿(mǎn)足地球和人類(lèi)的可能源不僅有利于環(huán)境的保護(hù)和改善，同時(shí)滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展的需求，可謂是[1]。作為一種新的清潔能源，具有可持續(xù)性和可再生性，目前已進(jìn)入大規(guī)模有非常好的發(fā)展前景。風(fēng)力發(fā)電可以高效地利用風(fēng)能，同時(shí)具有建設(shè)時(shí)間優(yōu)點(diǎn)，已成為風(fēng)能的主要利用形式。隨著全世界對(duì)氣候變化、環(huán)境污染等問(wèn)題的逐漸重視，多數(shù)國(guó)家正加速研究和發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，將其作題的重要途徑之一。主要表現(xiàn)為：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)作為發(fā)展速度最快、應(yīng)新能源發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在全球范圍內(nèi)的大規(guī)模應(yīng)用[2]。長(zhǎng)期的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電行業(yè)已經(jīng)歷了多年的穩(wěn)步快速增長(zhǎng)，裝機(jī)容量持計(jì)，僅 2016 年全球市場(chǎng)新增風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量超過(guò) 54.6GW，累計(jì)容量。從市場(chǎng)份額上看，美國(guó)、中國(guó)、德國(guó)、印度占據(jù)主導(dǎo)地位，法國(guó)、荷國(guó)緊隨其后，表現(xiàn)超預(yù)期。盡管在年新增裝機(jī)上，2016 年稍低于創(chuàng)紀(jì)錄的機(jī)總量已經(jīng)十分龐大。

圖 1.2 2014-2016 年全球風(fēng)電新增裝機(jī)區(qū)域結(jié)構(gòu)（單位：MW）Fig. 1.2 2014-2016 year global wind power new installed regional structure (unit: MW)16 年中國(guó)在全球風(fēng)機(jī)累計(jì)裝機(jī)容量上占比 34.7%，位列第一。美國(guó)和德國(guó)別占比 16.9%和 10.3%。在新增裝機(jī)容量上，中國(guó)依舊排在第一，這與中因?yàn)榻?jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型而大力扶持風(fēng)力發(fā)電等清潔能源產(chǎn)業(yè)有很大關(guān)系。具體來(lái)看16 年新增風(fēng)電裝機(jī)容量 23328MW，風(fēng)機(jī)新增裝機(jī)容量占全球新增容排在第二位的是美國(guó)，新增風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量為 8203MW，占全球風(fēng)機(jī)新增裝.0%。

圖 1.2 2014-2016 年全球風(fēng)電新增裝機(jī)區(qū)域結(jié)構(gòu)（單位：MW）Fig. 1.2 2014-2016 year global wind power new installed regional structure (unit: MW)016 年中國(guó)在全球風(fēng)機(jī)累計(jì)裝機(jī)容量上占比 34.7%，位列第一。美國(guó)和德國(guó)緊分別占比 16.9%和 10.3%。在新增裝機(jī)容量上，中國(guó)依舊排在第一，這與中國(guó)因?yàn)榻?jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型而大力扶持風(fēng)力發(fā)電等清潔能源產(chǎn)業(yè)有很大關(guān)系。具體來(lái)看，016 年新增風(fēng)電裝機(jī)容量 23328MW，風(fēng)機(jī)新增裝機(jī)容量占全球新增容量；排在第二位的是美國(guó)，新增風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量為 8203MW，占全球風(fēng)機(jī)新增裝機(jī)5.0%。

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉香;尹艷杰;;錐筒型塔架風(fēng)振響應(yīng)分析及風(fēng)振系數(shù)研究[J];鋼結(jié)構(gòu);2015年06期

2 陳俊嶺;陽(yáng)榮昌;馬人樂(lè);;大型風(fēng)電機(jī)組組合式塔架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年05期

3 譚季秋;卿上樂(lè);;兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架模態(tài)分析研究[J];湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

4 周進(jìn);房寧;郭鵬;;基于相對(duì)主元分析的風(fēng)電機(jī)組塔架振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷[J];電力建設(shè);2014年08期

5 高春彥;李斌;史治宇;;鋼管混凝土風(fēng)電塔架節(jié)點(diǎn)非線(xiàn)性有限元分析[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2013年S1期

6 郭鵬;徐明;白楠;馬登昌;;基于SCADA運(yùn)行數(shù)據(jù)的風(fēng)電機(jī)組塔架振動(dòng)建模與監(jiān)測(cè)[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年05期

7 顧岳飛;;基于有限元分析的風(fēng)電機(jī)組塔架結(jié)構(gòu)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[J];風(fēng)能;2012年07期

8 劉香;高鎮(zhèn)寧;李海;;兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架的模態(tài)分析[J];工業(yè)建筑;2012年02期

9 王佼姣;施剛;石永久;王元清;;考慮不同邊界約束條件下的風(fēng)電機(jī)塔架固有頻率分析[J];特種結(jié)構(gòu);2011年05期

10 馬人樂(lè);馬躍強(qiáng);劉慧群;陳俊嶺;;風(fēng)電機(jī)組塔筒模態(tài)的環(huán)境脈動(dòng)實(shí)測(cè)與數(shù)值模擬研究[J];振動(dòng)與沖擊;2011年05期

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1 趙貝佳;;臺(tái)風(fēng)趨強(qiáng) 防御加力[N];人民日?qǐng)?bào);2017年

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1 閆梁;風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架結(jié)構(gòu)風(fēng)壓數(shù)值模擬研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2014年

2 牛家興;預(yù)應(yīng)力混凝土—鋼組合風(fēng)電塔架結(jié)構(gòu)性能研究[D];湖南大學(xué);2014年

3 易跨海;風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2013年

4 童躍;水平軸風(fēng)力機(jī)塔架載荷及振動(dòng)的有限元分析[D];蘭州理工大學(xué);2011年

5 單蕾;風(fēng)力機(jī)塔架結(jié)構(gòu)選型與受力性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

6 趙立新;風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2008年

7 余義華;基于合理地震動(dòng)輸入的土—結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用體系抗震性能研究[D];湖南大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2760031