【摘要】：根據(jù)陸地、近海及深海所處環(huán)境及工況的不同,本文設(shè)計(jì)了1.5MW、3MW及5MW水平軸風(fēng)力機(jī)葉片,并分別對(duì)這三種不同兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行了模態(tài)分析；然后以5MW風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象,進(jìn)行了風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)數(shù)值仿真計(jì)算分析和單向流固耦合分析；最后對(duì)5MW風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了模態(tài)分析。論文主要做了以下工作：1.根據(jù)葉素動(dòng)量理論,考慮葉尖損失模型,使用威爾森理論模型對(duì)1.5MW、3MW和5MW風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行了葉片氣動(dòng)外形的設(shè)計(jì)計(jì)算,得到了葉片不同葉展處扭角、弦長(zhǎng)等幾何參數(shù)。2.通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,將設(shè)計(jì)計(jì)算得到的葉片幾何參數(shù),轉(zhuǎn)換為葉片三維空間數(shù)據(jù),利用參數(shù)化三維造型建模軟件Pro/E完成了1.5MW、3MW和5MW風(fēng)力機(jī)葉片及整機(jī)實(shí)體建模。3.在無外界激振力的條件下,分別對(duì)1.5MW、3MW和5MW風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行了模態(tài)分析。得到了這三種不同兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片的模態(tài)頻率和振型等振動(dòng)特性,并對(duì)其模態(tài)結(jié)果進(jìn)行了分析研究,結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的三種不同兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片的固有頻率與風(fēng)輪高度處風(fēng)的湍流激勵(lì)頻率不重合,并且風(fēng)力機(jī)從啟動(dòng)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中都不會(huì)與葉片固有頻率重合,不會(huì)產(chǎn)生共振。4.在額定風(fēng)速的條件下,進(jìn)行了5MW風(fēng)力機(jī)的流場(chǎng)數(shù)值仿真,并通過分析計(jì)算得出了所設(shè)計(jì)風(fēng)力機(jī)的實(shí)際輸出功率和實(shí)際風(fēng)能利用系數(shù),誤差值都在允許的范圍內(nèi),并分析了產(chǎn)生設(shè)計(jì)誤差的原因。通過流場(chǎng)仿真計(jì)算得到了5MW風(fēng)力機(jī)葉片表面壓力分布及葉展不同位置處各截面的壓力分布,并對(duì)其進(jìn)行了分析,分析結(jié)果表明葉片表面及各截面處的壓力分布,均與風(fēng)力機(jī)做功特性相符合。5.進(jìn)行了5MW風(fēng)力機(jī)的單向流固耦合分析。將流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算得到的氣動(dòng)力作為結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模塊的輸入數(shù)據(jù),并對(duì)風(fēng)力機(jī)加載重力和風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,通過計(jì)算得到了5MW風(fēng)力機(jī)葉片的等效應(yīng)力和應(yīng)力強(qiáng)度結(jié)果,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析研究。然后根據(jù)第三強(qiáng)度理論,對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了校核,葉片滿足強(qiáng)度要求。6.在無外界激振力、有氣動(dòng)力、有離心力的條件下,分別對(duì)5MW風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了模態(tài)分析,得到了風(fēng)力機(jī)的各階模態(tài)頻率,并對(duì)其進(jìn)行了對(duì)比分析,為風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性進(jìn)行更深的研究提供了參考依據(jù)。
【圖文】：

風(fēng)力機(jī)兩側(cè)與流場(chǎng)邊界的距離�。脖兜娘L(fēng)輪直徑（２１０ｍ）。計(jì)算域的設(shè)定滿足了氣逡逑體流動(dòng)不會(huì)因風(fēng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)而改變的要求，而且因下游尾跡段設(shè)定的足夠遠(yuǎn)，風(fēng)逡逑力機(jī)尾流對(duì)風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的影響基本可Ｗ忽略。５ＭＷ邋Ｍ力機(jī)流場(chǎng)計(jì)算域如圖４－３逡逑所示。逡逑叛‘Ｓ￥Ｂ逡逑獻(xiàn)l掑義稀鰣澹邋危А澹�？、＇、辶x襄巍澹垮義希河鄭，

本文編號(hào)：2664975