發(fā)布時間：2017-09-23 10:33

  本文關(guān)鍵詞：深海漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架創(chuàng)新設(shè)計及其力學(xué)分析

  更多相關(guān)文章： 海上風(fēng)力發(fā)電 塔架 水滴形 整體偏航 船式平臺 海上安裝

【摘要】：風(fēng)能作為一種新興的可再生清潔能源,以其耗能低、環(huán)境友好、可大規(guī)模開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)成為理想的綠色能源。與陸上、近海水域的風(fēng)能相比,深海環(huán)境具有風(fēng)力穩(wěn)定、強(qiáng)勁,受限因素小和風(fēng)能儲量大等優(yōu)勢而受到愈來愈多的關(guān)注與研究。該海域的風(fēng)機(jī)需要采用漂浮式基礎(chǔ),目前,漂浮式基礎(chǔ)的風(fēng)機(jī)研究還處于前期階段。本文以常見的汽車外形、火車車頭、飛機(jī)機(jī)身機(jī)翼和潛水艇等流線性減阻結(jié)構(gòu)為設(shè)計理念,提出了一種類水滴形的塔架截面結(jié)構(gòu),并對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)和空氣動力學(xué)分析,研究其旋轉(zhuǎn)過程中的減阻效果和偏航作用。以此作為風(fēng)機(jī)的塔架結(jié)構(gòu),設(shè)計一種故障率低、可靠性高,整體偏航式的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu),以及對應(yīng)的安裝成本低、方便簡潔的安裝流程。本文的主要研究工作和成果如下:(1)分析了國內(nèi)外當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電技術(shù),尤其是海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究概況,著重總結(jié)了深海風(fēng)力機(jī)的現(xiàn)狀與存在的不足。創(chuàng)新設(shè)計了一種具有整體偏航作用的類水滴形截面塔架結(jié)構(gòu),通過ANSYS FLOTRAN CFD對該水滴形截面塔架進(jìn)行了空氣動力學(xué)分析,分析表明,該塔架結(jié)構(gòu)具有較好的減阻效果;采用單一變量法定量的分析了水滴形結(jié)構(gòu)形狀的參數(shù),得出其減阻效果最化的結(jié)構(gòu)形狀。(2)采用ANSYS有限元軟件建立了水滴形塔架的數(shù)學(xué)模型,對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)力學(xué)分析,其中包括:靜力學(xué)分析、穩(wěn)定性分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,并與圓形塔架進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明,水滴形結(jié)構(gòu)塔架的整體力學(xué)性能在設(shè)計要求的范圍之內(nèi);在塔架轉(zhuǎn)動過程中,水滴形塔架相比圓形塔架,具有較好的減阻效果。(3)基于整體偏航的設(shè)計理念,采用ANSYS流體分析方法,探討了類水滴形塔架在轉(zhuǎn)動過程中的偏航效果。通過建立類水滴形結(jié)構(gòu)的有限元數(shù)學(xué)模型,得出了水滴形截面塔架在受風(fēng)面的壓力隨轉(zhuǎn)動角度的增大而增大,其能夠更好的實(shí)現(xiàn)整個風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的偏航效果。(4)提出一種了整體偏航式的深海漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),并對該風(fēng)力機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了分析。闡述了一種基于該風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)的操作簡便、成本較低的安裝方式。該結(jié)構(gòu)采用機(jī)械偏航,故障率低,可靠性高,且安裝簡便,成本相對較低。
【關(guān)鍵詞】：海上風(fēng)力發(fā)電 塔架 水滴形 整體偏航 船式平臺 海上安裝
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 風(fēng)力發(fā)電10-11
• 1.2 海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組11-15
• 1.2.1 淺海風(fēng)力發(fā)電機(jī)11-12
• 1.2.2 深海漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)12-15
• 1.3 擬解決的問題15-16
• 1.4 本文的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 現(xiàn)代設(shè)計理論與方法18-24
• 2.1 現(xiàn)代設(shè)計方法及理論18
• 2.2 塔架創(chuàng)新設(shè)計18-20
• 2.2.1 創(chuàng)新設(shè)計18-19
• 2.2.2 創(chuàng)新設(shè)計方法19-20
• 2.3 風(fēng)力機(jī)概念設(shè)計20-23
• 2.3.1 概念設(shè)計20-21
• 2.3.2 概念設(shè)計過程及特征21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架減阻結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計24-38
• 3.1 創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的提出24-26
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)與阻力關(guān)系24-25
• 3.1.2 水滴形的提出25-26
• 3.2 水滴形參數(shù)的設(shè)計26-27
• 3.3 水滴形小圓弧參數(shù)確定27-33
• 3.3.1 模型建立及網(wǎng)格劃分27-28
• 3.3.2 小圓弧參數(shù)設(shè)計過程28-29
• 3.3.3 仿真結(jié)果及對比分析29-33
• 3.4 水滴形長度參數(shù)確定33-37
• 3.4.1 模型的建立和網(wǎng)格劃分33
• 3.4.2 仿真結(jié)果及對比分析33-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 水滴形塔架力學(xué)分析38-57
• 4.1 塔架設(shè)計38-39
• 4.1.1 結(jié)構(gòu)選型基本原則38
• 4.1.2 塔架參數(shù)38-39
• 4.2 塔架靜力學(xué)分析39-46
• 4.2.1 塔架載荷計算39-41
• 4.2.2 塔架有限元建模與分析41-42
• 4.2.3 塔架靜力學(xué)分析42-43
• 4.2.4 塔架靜力學(xué)結(jié)果分析43-46
• 4.3 塔架穩(wěn)定性分析46-50
• 4.3.1 穩(wěn)定性分析的理論及有限元方法47-48
• 4.3.2 塔架穩(wěn)定性結(jié)果分析48-50
• 4.4 塔架模態(tài)分析50-53
• 4.4.1 模態(tài)理論基礎(chǔ)50-51
• 4.4.2 塔架模態(tài)結(jié)果分析51-53
• 4.5 塔架諧響應(yīng)分析53-55
• 4.5.1 諧響應(yīng)分析理論53
• 4.5.2 塔架諧響應(yīng)結(jié)果分析53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第5章 水滴形塔架實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)整體偏航57-67
• 5.1 空氣動力學(xué)基本理論57-58
• 5.2 與風(fēng)向平行時的塔架形狀分析58-62
• 5.2.1 仿真模型及結(jié)果58-60
• 5.2.2 模型空氣動力學(xué)分析60-62
• 5.3 實(shí)際塔架結(jié)構(gòu)分析62-63
• 5.4 不同角度的塔架結(jié)構(gòu)分析63-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第6章 基于水滴形塔架的海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計67-78
• 6.1 海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)現(xiàn)狀67-68
• 6.2 海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)68-69
• 6.3 海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)69-74
• 6.3.1 設(shè)計基本資料及材料參數(shù)69-70
• 6.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計70-73
• 6.3.3 整體偏航風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)73-74
• 6.4 海上風(fēng)力機(jī)的安裝74-77
• 6.5 本章小結(jié)77-78
• 第7章 總結(jié)與展望78-81
• 7.1 總結(jié)78-79
• 7.2 展望79-81
• 致謝81-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果85

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本文編號：904781