【摘要】： 近年來,“能源危機(jī)”越來越引起人們的重視,能源短缺使得可再生能源得到空前發(fā)展。“綠色能源”之風(fēng)已吹遍全球,風(fēng)能作為取之不盡用之不竭的可再生能源在近幾年得到了迅速發(fā)展,世界上不少國(guó)家都把開發(fā)利用風(fēng)能作為一項(xiàng)能源政策。我國(guó)作為能源消費(fèi)大國(guó),近年來風(fēng)電行業(yè)因政府的大力支持而得到快速發(fā)展,但我國(guó)的風(fēng)電技術(shù)與風(fēng)電發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大,MW級(jí)以上風(fēng)電設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)基本依賴進(jìn)口,作為風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一的葉片尤其如此。因此,加快風(fēng)電技術(shù)國(guó)產(chǎn)化,提高我國(guó)風(fēng)電技術(shù)水平成為當(dāng)務(wù)之急,本文在北京玻鋼院復(fù)合材料有限公司和國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAA01A09)支持下,根據(jù)現(xiàn)有進(jìn)口葉片,著重對(duì)大型水平軸風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究,取得了如下成果: 1.利用動(dòng)量—葉素理論建立了較為完善的風(fēng)輪葉片氣動(dòng)性能分析模型,將葉尖損失和輪轂損失修正系數(shù)引入動(dòng)量—理論,使得軸向誘導(dǎo)因子和周向誘導(dǎo)因子的在計(jì)算中更加精確,研究了風(fēng)剪切和偏航對(duì)風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能的影響;建立風(fēng)力機(jī)坐標(biāo)系,研究風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型,包括工況模型和風(fēng)力機(jī)模型,以及各種載荷的計(jì)算,包括空氣動(dòng)力載荷、重力和離心力載荷、慣性載荷和操縱載荷等,為葉片的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ); 2.根據(jù)葉片結(jié)構(gòu)分析的有限元理論,利用大型通用有限元軟件ANSYS建立葉片的實(shí)體模型,采用殼單元SHELL91和SHELL99對(duì)模型進(jìn)行離散化,建立葉片的有限元模型,對(duì)建好的有限元模型施加工況條件,進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,主要包括強(qiáng)度分析、模態(tài)分析和穩(wěn)定性分析等,完成了一整套利用有限元軟件對(duì)大型葉片進(jìn)行校核分析的方法,摸索出了具有復(fù)雜氣動(dòng)外形和內(nèi)部鋪層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料葉片建模的有效方法; 3.根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果,對(duì)葉片的鋪層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),利用ANSYS進(jìn)行反復(fù)分析校核,確定最終鋪層方案,并在結(jié)構(gòu)性能上對(duì)優(yōu)化后的葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果證明了優(yōu)化后的葉片不僅在性能上具有優(yōu)越性,而且簡(jiǎn)化了成型工藝,降低了制造難度,這說明該優(yōu)化方案基本上合理可行,并具有一定的適用性。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TK83
【圖文】：

的發(fā)電方式，正是因?yàn)橛羞@些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其開發(fā)潛力己被世界各國(guó)所認(rèn)可，風(fēng)力發(fā)電已逐漸成為許多國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是潛在的第三大主力發(fā)電電源。如圖1一1和圖1一2所示，隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和各國(guó)政策的扶持，風(fēng)力發(fā)電的成本在不斷降低，在過去的15年內(nèi)，風(fēng)電成本降低了50%，未來巧年風(fēng)電裝機(jī)容量年平均增長(zhǎng)20%以上。如圖1一3和圖1一4，在過去的10年里，全球風(fēng)電裝機(jī)總量以每年超過28%的速度增長(zhǎng)，而且這種趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)下去。由表1一1可以看出

的發(fā)電方式，正是因?yàn)橛羞@些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其開發(fā)潛力己被世界各國(guó)所認(rèn)可，風(fēng)力發(fā)電已逐漸成為許多國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是潛在的第三大主力發(fā)電電源。如圖1一1和圖1一2所示，隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和各國(guó)政策的扶持，風(fēng)力發(fā)電的成本在不斷降低，在過去的15年內(nèi)，風(fēng)電成本降低了50%，未來巧年風(fēng)電裝機(jī)容量年平均增長(zhǎng)20%以上。如圖1一3和圖1一4，在過去的10年里，全球風(fēng)電裝機(jī)總量以每年超過28%的速度增長(zhǎng)，而且這種趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)下去。由表1一1可以看出

風(fēng)電單機(jī)容量的增大有利于提高風(fēng)能利用效率，降低單位成本、擴(kuò)大風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模效應(yīng)、減少風(fēng)電場(chǎng)的占地面積的應(yīng)用，因此，我國(guó)的風(fēng)電機(jī)組正向兆瓦級(jí)方向發(fā)展(如圖1一6所示)。國(guó)家發(fā)改委在2007年4月發(fā)布《能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中明確指出:“十一五”期間，重點(diǎn)發(fā)展資源潛力大、技術(shù)基本成熟的風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)成型燃料、太陽能利用等可再生能源……截止2007年底，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量600萬千瓦，幾乎是過去十年裝機(jī)總量的2倍，但這僅占陸地可利用風(fēng)能的的0.44%左右，發(fā)展?jié)摿薮蟆D1一7是最近十年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)總量變化情況。在2008年3月18日，國(guó)家發(fā)改委對(duì)《可再生能源中民期發(fā)展規(guī)劃》制定的目標(biāo)做了重申和更動(dòng)，將2010年的風(fēng)電裝機(jī)容量目標(biāo)提高到1000萬KW。根據(jù)中國(guó)綜合資源綜合資源利用協(xié)會(huì)的測(cè)算結(jié)果

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本文編號(hào)：2783761