發(fā)布時間：2020-08-07 17:57

【摘要】：為了更好地發(fā)展我國的風力發(fā)電事業(yè),實現(xiàn)風力發(fā)電機的國產(chǎn)化,必須通過深入系統(tǒng)的研究,掌握風力機及關鍵零部件的設計和分析技術。本文根據(jù)傳統(tǒng)的葉片設計方法設計了400W小型水平軸風力機葉片,生成了三維幾何模型。然后采用有限元方法對葉片進行了振動模態(tài)分析,得到各階振動頻率和振型,為防止結(jié)構(gòu)共振提供了依據(jù)。針對小型風力機葉片強度分析的特點,提出了一種梁單元與實體單元相結(jié)合的高效率的有限元建模方法,并將分析結(jié)果與文獻中的試驗結(jié)果相對比,驗證了該建模方法的有效性。最后,用該方法分析了自行設計的應用于風光互補路燈的小型風力機葉片在額定風速下的受力與變形,驗證了葉片的安全性。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TK83
【圖文】：

2.1 風力機結(jié)構(gòu)介紹風力發(fā)電機從結(jié)構(gòu)上可分為兩類。一是垂直軸風力機，風輪軸是垂直布置的葉片帶動風輪軸驅(qū)動所要驅(qū)動的機械。其二是水平軸風力機，葉片安裝在水平軸葉片接受風能轉(zhuǎn)動去驅(qū)動所要驅(qū)動的機械�，F(xiàn)在世界上廣泛使用的用于并網(wǎng)發(fā)電風力機多為三葉片的水平軸大型風機。1．垂直軸風力機現(xiàn)代垂直軸風力機發(fā)電機很少商品化生產(chǎn)。主要原因是效率低，需啟動設備但垂直軸風力發(fā)電機優(yōu)點很多，增速器、聯(lián)軸器、制動器、發(fā)電機都可以安裝在面上，安裝、維修都非常方便，不用調(diào)向，垂直軸風力發(fā)電機比較典型的是達里垂直軸風力發(fā)電機和 S 型風輪垂直軸風力發(fā)電機，如圖 2-1[22]。

水平軸風力發(fā)電機是目前世界各國風力發(fā)電機最為成功的一種形式。水平軸風力機的發(fā)展也是經(jīng)過了由低速到高速逐漸發(fā)展的階段。水平軸風力機的風輪圍繞一個水平軸旋轉(zhuǎn)，工作時，風輪的旋轉(zhuǎn)平面與風向垂直，如圖 2-2 所示。風輪上的葉片是徑向安置的，與旋轉(zhuǎn)軸相垂直，并與風輪的旋轉(zhuǎn)平面成一個角度 (安裝角)。風輪葉片數(shù)目的多少，視風力機的用途而定。用于風力發(fā)電的風力機一般葉片數(shù)取1-4(大多為 2 片或 3 片)，而用于風力提水的風力機一般取葉片數(shù) 12-24。葉片數(shù)多的風力機通常稱為低速風力機，它在低速運行時，有較高的風能利用系數(shù)和較大的轉(zhuǎn)矩。它的起動力矩大，起動風速低，因而適用于提水。葉片數(shù)少的風力機通常稱為高速風力機，它在高速運行時有較高的風能利用系數(shù)，但起動風速較高。由于其葉片數(shù)很少，在輸出同樣功率的條件下比低速風輪要輕得多，因此適用于發(fā)電。

圖 2-3 大型水平軸風力機結(jié)構(gòu)圖Fig.2-3 Structure of horizontal axis wind turbine2.2 風力機翼型結(jié)構(gòu)與動力學特性.2.1 翼型幾何參數(shù)翼型的氣動性能直接與翼型外形有關。圖 2-4 所示的在風輪半徑為 r 處取一寬度 dr 的葉素。通常，翼型外形由下列幾何參數(shù)決定。(1) 翼的前緣 A：翼的前部 A 為圓頭；(2) 翼的后緣 B：翼的尾部 B 為尖型；(3) 翼弦 C：翼的前緣 A 與后緣 B 的連線稱翼的弦，AB 的長是翼的弦長 C；(4) 中弧線：翼型內(nèi)切圓圓心的連線為中弧線，對稱翼型中弧線與翼弦重合；(5) 翼的上表面 Upper：翼弦上面的弧面；

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本文編號：2784328