【摘要】：風(fēng)能是目前最具有開發(fā)前景的一種綠色能源。風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)形式直接影響到風(fēng)能的利用效率。近年來人們圍繞著風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用效率開展了大量的研究工作，取得了許多研究成果。從取得的研究成果來看，有關(guān)小型風(fēng)力機(jī)的研究較少。由于小型風(fēng)力機(jī)運(yùn)行環(huán)境與大型風(fēng)力機(jī)不同，如果采用大型風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)，其運(yùn)行效率遠(yuǎn)低于大型風(fēng)力機(jī)。針對(duì)小型風(fēng)力機(jī)存在的問題，本文以小型風(fēng)力機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為課題，開展相關(guān)研究，具體研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下： ⑴本文首先通過對(duì)小型風(fēng)力機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的分析研究，確立了以風(fēng)力機(jī)的風(fēng)葉、平穩(wěn)輸出彈簧等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)為主要研究內(nèi)容。 ⑵通過對(duì)小型風(fēng)力機(jī)風(fēng)葉氣動(dòng)特性的研究，構(gòu)建了小型風(fēng)葉動(dòng)力學(xué)模型，以風(fēng)力機(jī)吸收能量最大為目標(biāo)，對(duì)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 ⑶通過對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力穩(wěn)定性彈簧的分析研究，設(shè)計(jì)了一種適合小型風(fēng)力機(jī)平穩(wěn)輸出的平面渦卷彈簧，并利用遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。 ⑷為了驗(yàn)證本理論方法的可行性，利用ADAMS分析軟件對(duì)風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了虛擬仿真研究，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)載荷下最終端的位移、速度、加速度的輸出和齒輪角速度、角加速度的輸出；通過ANSYS對(duì)風(fēng)葉的模態(tài)分析，避免葉片在工作過程中因發(fā)生共振而造成葉片強(qiáng)度降低、結(jié)構(gòu)破損等問題。 本課題主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： ⑴以風(fēng)力機(jī)吸收能量最大為目標(biāo)，對(duì)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；并利用遺傳算法對(duì)平面渦卷彈簧進(jìn)行優(yōu)化。 ⑵利用ADAMS分析軟件對(duì)風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了虛擬仿真研究，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)載荷下最終端的運(yùn)動(dòng)特性曲線圖和齒輪的角速度、角加速度的曲線圖。 ⑶通過ANSYS對(duì)風(fēng)葉的模態(tài)分析，避免葉片在工作過程中因發(fā)生共振而造成葉片強(qiáng)度降低、結(jié)構(gòu)破損等問題；
【圖文】：

的風(fēng)速下發(fā)電，使用了低阻力軸承，葉片材料采用鋁合金減輕重量，同時(shí)該風(fēng)力車通過減少部件的數(shù)量，降低造價(jià)，滿足家庭使用，如圖1-1所示。如圖1-2所示，為英國Quietrevolution公司制造的一種新型垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)QR5v1.2型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。該風(fēng)力機(jī)適用于風(fēng)向變化頻繁的地區(qū)。風(fēng)力機(jī)主體設(shè)計(jì)為高5 m，直徑3.1 m，風(fēng)速范圍為4-16m/s，集成了多種形式的結(jié)構(gòu)。3個(gè)S形螺旋狀葉片的設(shè)計(jì)可以在獲取風(fēng)能的同時(shí)，消音減震效果較好，且只有一個(gè)可移動(dòng)部件，密封性良好，易于日常維護(hù)。葉片、支撐桿、轉(zhuǎn)矩管都采用高強(qiáng)度的碳纖維，直驅(qū)式內(nèi)嵌發(fā)電機(jī)安裝于支撐桿中，具有自動(dòng)關(guān)閉和電力高峰跟蹤的功能。但該風(fēng)力機(jī)的直徑較大

3可以克服雷擊，并且具有應(yīng)對(duì)低風(fēng)速性好，分件結(jié)構(gòu)容易維修，低噪音發(fā)電等特點(diǎn)。如圖1-3所示的渦輪風(fēng)力發(fā)電路燈是其代表產(chǎn)品，該產(chǎn)品以自然風(fēng)為動(dòng)力發(fā)電，利用蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，根據(jù)光照度自動(dòng)點(diǎn)亮的路燈，有效發(fā)電風(fēng)速為3 m/s[6]。美國Mag-Wind公司,推出了具有鮮明特色的VAWT,解決了其他形式風(fēng)力渦輪機(jī)的很多技術(shù)不足，，把樓群的屋頂作為搭建風(fēng)機(jī)的平臺(tái)，如圖1-4所示為Mag-Wind公司的主打產(chǎn)品MW1100 ，從風(fēng)力機(jī)類型上這種產(chǎn)品屬于利用風(fēng)能阻力來推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,MW1100的設(shè)計(jì)額定功率為5kW, 額定風(fēng)速約12.5m/s ,發(fā)電量在平均風(fēng)速為5.8 m/s的條件下為1100kWh/月, 啟動(dòng)風(fēng)速低于2.3 m/s, 最高風(fēng)速高于45 m/s。但是此風(fēng)力機(jī)必須以高建筑為依托，很難推廣到農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)。芬蘭Windside公司開發(fā)了一種外形獨(dú)特的VAWT系統(tǒng),該公司的WS系列風(fēng)機(jī)圖 1-3 韓國 IR 公司垂直軸渦輪風(fēng)力發(fā)電路燈圖 1-4 Mag-Wind 公司的風(fēng)力機(jī)外形圖
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 李德孚;戶用小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展(上)[J];節(jié)能與環(huán)保;2005年06期

2 梁玉萍;;風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J];東方電機(jī);2002年03期

3 楊慧杰;楊文通;;小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在國外的新發(fā)展[J];電力需求側(cè)管理;2007年02期

4 趙煒;李濤;;國外風(fēng)力發(fā)電機(jī)的現(xiàn)狀及前景展望[J];電力需求側(cè)管理;2009年02期

5 張松;劉秉昊;張立勛;楊勇;;基于雙多流管模型的同步變槳垂直軸風(fēng)力機(jī)特性分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2011年08期

6 李巖;;垂直軸風(fēng)力機(jī)技術(shù)講座(二) 阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)[J];可再生能源;2009年02期

7 李巖;;垂直軸風(fēng)力機(jī)技術(shù)講座(三) 升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)[J];可再生能源;2009年03期

8 何宗敬;Darrieus-Savonius組合風(fēng)輪幾何尺寸確定方法的探討[J];太陽能學(xué)報(bào);1993年04期

9 廖康平;盛其虎;張亮;;立軸風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)性能流管模型研究[J];太陽能學(xué)報(bào);2009年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 金鑫;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)建模與仿真研究[D];重慶大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 Binyet Emmanuel Mbondo（仁飄零）;多葉片Savonius垂直軸風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)與數(shù)值分析[D];華中科技大學(xué);2011年

2 劉同平;垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2011年

3 王淑琴;大型水平軸風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與仿真[D];西安理工大學(xué);2006年

4 楊慧杰;戶用小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研制[D];北京工業(yè)大學(xué);2007年

5 孫云峰;小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

6 張博;風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2668798