發(fā)布時間：2020-08-13 13:08

【摘要】：風(fēng)能作為一種重要的可再生能源,目前在世界范圍內(nèi)得到廣泛利用�，F(xiàn)代風(fēng)力機(jī)主要分為兩類：水平軸風(fēng)力機(jī)與垂直軸風(fēng)力機(jī)。小型H型垂直軸風(fēng)力機(jī)具有低速性能好、噪音低、安全性高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而擁有很大的市場前景。葉片和塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的主要部件,葉片翼型氣動性能的優(yōu)劣對風(fēng)力機(jī)的功率具有重要影響,塔架作為風(fēng)力機(jī)的支撐部件,其安全性對風(fēng)力機(jī)具有重要影響。本文將針對目前垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片通常采用的美國國家航空咨詢委員會研制的NACA航空翼型進(jìn)行流固耦合研究,利用有限元理論對垂直軸風(fēng)力機(jī)圓筒塔架進(jìn)行靜力學(xué)與動力學(xué)分析。 針對風(fēng)力機(jī)翼型在工作時的受力情況以及翼型相關(guān)的升力系數(shù)和阻力系數(shù)進(jìn)行分析,為翼型的計(jì)算奠定基礎(chǔ),針對目前垂直軸風(fēng)力機(jī)普遍使用的NACA0015翼型,根據(jù)該翼型的坐標(biāo)數(shù)據(jù),在ADINA軟件前處理中建立其幾何模型,在結(jié)構(gòu)模塊與流體模塊中進(jìn)行設(shè)置形成求解文件,利用ADINA中流固耦合計(jì)算模塊ADINA-FSI對翼型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。通過計(jì)算分析確定所選湍流Spalart-Allmaras模型的準(zhǔn)確性與收斂性；計(jì)算在0度攻角時四種不同網(wǎng)格情況下的翼型流場分布,研究表明選擇翼型表面網(wǎng)格60時耦合計(jì)算結(jié)果能夠滿足計(jì)算精度的要求,為本文的翼型流固耦合計(jì)算確定合適的網(wǎng)格；計(jì)算在不同來流攻角情況下的翼型氣動特性,分析翼型的氣動特性與入流攻角的關(guān)系；比較不同雷諾數(shù)情況下流固耦合計(jì)算、與純流體計(jì)算翼型氣動性能的差異,在低雷諾數(shù)時流體計(jì)算結(jié)果和耦合計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果均吻合,隨著雷諾數(shù)的增大流固耦合計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近。通過本文的研究為今后進(jìn)一步進(jìn)行翼型耦合研究與翼型優(yōu)化做基礎(chǔ)。 分析垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪與塔架在極端條件下的受力計(jì)算方法,按山東省內(nèi)出現(xiàn)的極端氣候條件得到兩種規(guī)格的風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪與塔架的受力。按照簡化力學(xué)模型方法與有限元方法計(jì)算在極端條件下塔架的抗壓應(yīng)力,分析塔架的強(qiáng)度,比較簡化力學(xué)模型方法與有限元方法,得出有限元方法計(jì)算結(jié)果更加精確可靠；針對不同規(guī)格尺寸的圓筒塔架,分析改變圓筒壁厚與直徑兩種因素對于降低塔架應(yīng)力的優(yōu)越性,得出改變圓筒直徑降低塔架應(yīng)力更有經(jīng)濟(jì)性；考慮塔架整體結(jié)構(gòu)與地基的影響,對風(fēng)力機(jī)塔架進(jìn)行模態(tài)分析,得到圓筒塔架固有頻率在20Hz以內(nèi)的四階模態(tài),考慮風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)頻率,按照國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對圓筒塔架的各階頻率進(jìn)行分析,討論塔架的模態(tài)對其安全性的影響；研究圓筒壁厚與半徑因素對圓筒塔架模態(tài)的影響,為塔架的設(shè)計(jì)提供幫助。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TK83

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 時旭;放飛[J];太空探索;2002年05期

2 伍崇明,黃明迪;塔架的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[J];建筑技術(shù);1998年09期

3 孫廣勤;墩頂塔架式變頻遙控纜索起重機(jī)的設(shè)計(jì)與施工[J];國防交通工程與技術(shù);2003年02期

4 章勤;;鋼結(jié)構(gòu)通信微波鐵塔的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)[J];安徽建筑;2006年05期

5 梁路明;在瑞士發(fā)生的幾起索道事故[J];起重運(yùn)輸機(jī)械;1984年07期

6 許炳華;吳滌非;;多塔架圓形噴灌機(jī)隨步性能的作圖分析計(jì)算法(續(xù))[J];節(jié)水灌溉;1986年01期

7 王遂法;;架空索道塔架制造與裝配[J];水電站機(jī)電技術(shù);1986年01期

8 沈國民;范家驥;;四邊形塔架的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];結(jié)構(gòu)工程師;1987年01期

9 成舉權(quán)，沈選忠;鋼塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析[J];天然氣與石油;1995年04期

10 許賢敏;國外預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼斜拉橋的設(shè)計(jì)與施工[J];云南交通科技;1997年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 仁飄零;王興雙;王軍;;一種新型垂直軸風(fēng)力機(jī)的CFD研究[A];“兩區(qū)”同建與科學(xué)發(fā)展——武漢市第四屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

2 杜巖;劉海卿;于春艷;;基于復(fù)模態(tài)法的風(fēng)電塔架體系地震反應(yīng)分析[A];第三屆全國城市與工程安全減災(zāi)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

3 陳克;付英杰;苑宏智;吳熙萍;;風(fēng)力發(fā)電塔架制造技術(shù)[A];全國焊接工程創(chuàng)優(yōu)活動經(jīng)驗(yàn)交流會論文集[C];2011年

4 王衛(wèi)東;張玉林;劉民;高巖;林勇明;;67m高3200t重鋼結(jié)構(gòu)人字塔架的安裝[A];第二屆全國鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)交流會論文集[C];2008年

5 張開銀;劉三元;何雨微;黃志剛;;塔架/扣架一體化施工技術(shù)研究[A];二○○○年湖北省橋梁學(xué)術(shù)討論會論文集（下冊）[C];2000年

6 黃東陽;黎丁;丁昌銀;;“亞運(yùn)之舟”大型LED屏塔架施工技術(shù)[A];第20屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅱ冊）[C];2011年

7 曹青;張燎軍;;地基基礎(chǔ)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架系統(tǒng)地震響應(yīng)的影響研究[A];現(xiàn)代水利水電工程抗震防災(zāi)研究與進(jìn)展（2011年）[C];2011年

8 蘇國柱;蔡銘;朱爾玉;許慶;;高聳異型鐵塔風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算[A];第十二屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅰ冊[C];2003年

9 趙淑榮;張磊;;西寧電視塔工程塔架鋼結(jié)構(gòu)制作技術(shù)[A];首屆全國鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)交流會論文集[C];2006年

10 張騰;;杭州錢塘江四橋無支架纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工[A];中國公路學(xué)會2004年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 尤佳 通訊員 馬靜;“嫦娥奔月”，天梯在太重鋪就[N];發(fā)展導(dǎo)報;2007年

2 江福梅、劉冰;為核彈爆炸和飛船上天構(gòu)建塔架[N];光明日報;2004年

3 田雪邋徐云翔;我國首次向美國出口風(fēng)電塔架[N];中國稅務(wù)報;2007年

4 本報記者 李玉明;扶起“巨人”的“拐杖”[N];中華建筑報;2008年

5 寧維林　馬文秀;巔峰對決[N];建筑時報;2008年

6 王方遒;紅光集團(tuán)打造國內(nèi)最大風(fēng)電塔架生產(chǎn)基地[N];黑龍江經(jīng)濟(jì)報;2008年

7 本報記者 戚泥蓮　薛婧;逆勢飄紅顯本領(lǐng)[N];黑龍江日報;2009年

8 汪新軍;方圓集團(tuán)挺進(jìn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備市場[N];中國工業(yè)報;2007年

9 記者 牛彥君;我省誕生國內(nèi)首個風(fēng)電塔架地方標(biāo)準(zhǔn)[N];甘肅日報;2010年

10 徐迎華邋張東波;一場漂亮的攻堅(jiān)戰(zhàn)[N];科技日報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 陳小波;近海風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)體系環(huán)境荷載及動力響應(yīng)研究[D];大連理工大學(xué);2011年

2 單光坤;兆瓦級風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

3 邢作霞;大型變速變距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的柔性協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2008年

4 王曉東;大型雙饋風(fēng)電機(jī)組動態(tài)載荷控制策略研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

5 劉穎明;永磁式直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組控制技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

6 王建宏;風(fēng)力發(fā)電機(jī)的柔性多體動力學(xué)研究[D];重慶大學(xué);2009年

7 趙滇生;輸電塔架結(jié)構(gòu)的理論分析與受力性能研究[D];浙江大學(xué);2003年

8 葉杭冶;大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制算法研究[D];浙江大學(xué);2008年

9 劉樺;風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)動力學(xué)模型及關(guān)鍵零部件優(yōu)化研究[D];重慶大學(xué);2009年

10 姜鑫;懸臂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[D];燕山大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李連升;小型H型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片翼型流固耦合分析及塔架靜動力研究[D];山東大學(xué);2012年

2 陳丁剛;垂直軸風(fēng)力機(jī)直葉片的力學(xué)性能分析[D];昆明理工大學(xué);2011年

3 李婷;一種垂直軸風(fēng)力機(jī)及其在建筑中的應(yīng)用研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2010年

4 梅毅;低風(fēng)速H型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片翼型研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 陳海峰;兩葉結(jié)構(gòu)半轉(zhuǎn)式垂直軸風(fēng)力機(jī)恒轉(zhuǎn)速控制方法研究[D];中原工學(xué)院;2011年

6 劉日新;風(fēng)力機(jī)塔架的設(shè)計(jì)方法研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

7 趙煒;低風(fēng)速啟動垂直軸風(fēng)力機(jī)的性能研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

8 皇甫凱林;三葉片直翼式垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動性能模擬研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

9 鄭樹育;垂直軸風(fēng)力機(jī)變槳距控制參數(shù)優(yōu)化選擇的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 張磊;整流式阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化選擇的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號：2792043