【摘要】：本文針對(duì)現(xiàn)代大型水平軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn),應(yīng)用現(xiàn)代柔性多體動(dòng)力學(xué)理論和 有限元數(shù)值分析相結(jié)合的方法,對(duì)大型風(fēng)力機(jī)葉片的動(dòng)力特性以及在氣動(dòng)和機(jī)械載荷作用 下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了研究。論文主要包括:基于柔性多體動(dòng)力學(xué)理論的風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn) 葉片動(dòng)力學(xué)模型的建立和數(shù)值求解方法研究;葉片的振動(dòng)特性分析;葉片在氣動(dòng)和機(jī)械載 荷作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析。 首先,簡(jiǎn)要介紹了現(xiàn)代柔性多體動(dòng)力學(xué)和有限單元法的基本理論,用有限元分析軟件 ANSYS對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片建模,并求解了1.5MW變速恒頻風(fēng)力機(jī)葉片的固有頻率與振型。探 討了旋轉(zhuǎn)葉片動(dòng)力剛化效應(yīng)產(chǎn)生的原因,并分析其對(duì)葉片固有頻率的影響。 接著,對(duì)旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)行有限元離散,采用凱恩(kane)方法,建立了一般形式的大型 風(fēng)力機(jī)葉片柔性多體動(dòng)力學(xué)有限元方程:結(jié)合大型葉片幾何構(gòu)形特點(diǎn),導(dǎo)出了基于 Timoshenko模型的旋轉(zhuǎn)葉片的三維空間梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)恿仃嚨娘@式表達(dá)式。分別用常規(guī)方法與 柔性多體動(dòng)力學(xué)方法求解了1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片的固有頻率與振型。并將結(jié)果與之前在 ANSYS中計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。 最后,對(duì)所建立的葉片動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析。針對(duì)該類動(dòng)力方程為時(shí)變動(dòng) 力學(xué)方程的特點(diǎn),研究其數(shù)值求解方法。分別對(duì)三種數(shù)值方法(newmark-β法、wilson-θ 法、newmark增量迭代法)的穩(wěn)定性和算法效率進(jìn)行了分析,編制了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序; 對(duì)1.5MW風(fēng)力機(jī)在啟動(dòng)、剎車和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的葉片彎曲撓度響應(yīng)進(jìn)行了分析并與常規(guī)有 限元數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,現(xiàn)代柔性多體動(dòng)力學(xué)方法能更準(zhǔn)確地反映旋轉(zhuǎn) 葉片的動(dòng)力學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。
【圖文】：

BLADEDESIGNFORWINDOWS”CAD軟件中的葉片結(jié)構(gòu)分析模塊，其流程圖如圖3一l所示，對(duì)葉片進(jìn)行建模和前處理，建立葉片實(shí)體模型文件生成IGES格式，以便于ANSYS讀取。有限元網(wǎng)格的劃分，針對(duì)葉片自身形狀和玻璃鋼材料的特點(diǎn)，，采用三維brikc(立方體)單元，運(yùn)用ANSYS的MESHING功能。在展向、徑向與切向三個(gè)方向上分別進(jìn)行劃分。生成的1.SMW葉片實(shí)體模型和有限元網(wǎng)格如圖3一2示。根據(jù)玻璃鋼/復(fù)合材料的正交各向異性特性，分別輸入展向彈性模量、泊松比;徑向彈性模量、泊松比;剪切彈性模量和材料密度等。求解特征方程采用目前求解大型矩陣特征值問(wèn)題最有效的BLoCKLANCZOS方法。打打開項(xiàng)目文件件輸輸入槳葉各截面翼型參數(shù)數(shù)輸入槳葉內(nèi)部?jī)汉螀?shù)輸入展向、軸向及切向上劃分的網(wǎng)格數(shù)生成網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件生成前處理圖形文件結(jié)束(圖形文件供ANSYS進(jìn)行有限元分析和后處理)圖3一1葉片分析模塊流程圖3

繞z軸作平面轉(zhuǎn)動(dòng)的梁
【學(xué)位授予單位】：汕頭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TK83

【引證文獻(xiàn)】

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4 劉旺玉;蘇章明;陳龍;張勇;張?chǎng)?;基于結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的風(fēng)力機(jī)柔性多體系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2012年07期

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5 王偉;風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)與研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

6 李彥蓉;風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)構(gòu)有限元分析[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

7 張勇;大型水平軸風(fēng)力機(jī)傘形風(fēng)輪的靜動(dòng)態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)仿生研究[D];華南理工大學(xué);2011年

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9 譚海輝;風(fēng)力機(jī)槳葉超聲波防除冰理論與技術(shù)研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2011年

10 張承東;風(fēng)力機(jī)葉片的動(dòng)力學(xué)特性分析及分形特征研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2676963