隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步,人類面臨著日益嚴(yán)重的資源枯竭和環(huán)境污染問題的挑戰(zhàn),此時(shí)被認(rèn)為儲量大、分布廣、最廉價(jià)、最潔凈和最有開發(fā)價(jià)值的新能源――風(fēng)能得到了各界的廣泛重視,對于風(fēng)力機(jī)的研究也逐漸升溫。在我國對于風(fēng)力機(jī)的利用率較低,為了更好的利用風(fēng)力資源就必須加速對它的研究。本文基于模態(tài)分析的方法研究了立軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性。模態(tài)分析是近年來應(yīng)用于運(yùn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究的主要方法,對于風(fēng)力機(jī)這樣的多自由度不規(guī)則形狀結(jié)構(gòu),應(yīng)用模態(tài)分析的方法更具有實(shí)際意義。模態(tài)分析主要可分為實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析和計(jì)算模態(tài)分析兩種方法。由于風(fēng)力機(jī)在旋轉(zhuǎn)過程中固有頻率和特性有所改變,目前還沒有一種成熟可靠的實(shí)驗(yàn)方法能夠?qū)\(yùn)行狀態(tài)下的風(fēng)力機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析,論文在充分調(diào)研水平軸風(fēng)力機(jī)及立軸風(fēng)力機(jī)動態(tài)特性研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,應(yīng)用模態(tài)分析理論研究了立軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。本文以500KW立軸風(fēng)力機(jī)為例建立有限元模型,并應(yīng)用計(jì)算模態(tài)分析法對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動態(tài)分析,在計(jì)算過程中為了使計(jì)算結(jié)果更加直觀首先對拉索和風(fēng)輪單獨(dú)進(jìn)行分析,最后應(yīng)用Lanczos法求解動態(tài)方程獲得風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪及拉索的模態(tài)特性參數(shù)——固有頻率和振型。對于風(fēng)輪的... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

水平軸風(fēng)力機(jī)Fig1.1HAWT

3圖1.2 立軸風(fēng)力機(jī)Fig1.2 VAWT從能量轉(zhuǎn)換的角度看，風(fēng)力發(fā)電機(jī)由兩大部分組成，其一是風(fēng)力機(jī)，它的功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；其二是發(fā)電機(jī)，它的功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能[3]，這是我們重點(diǎn)關(guān)注風(fēng)力機(jī)的相關(guān)內(nèi)容�，F(xiàn)有的大型風(fēng)力機(jī)按風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸在空間的方向,分為水平軸風(fēng)力機(jī)(平軸)(見圖1.1)和垂直軸風(fēng)力機(jī)(立軸)(見圖1.2)兩大類，其中水平軸風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)相對成熟,是目前風(fēng)電市場中最常用的機(jī)型(約占現(xiàn)有的 97％)[4~6]。但是立軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)極大地克服了平軸機(jī)結(jié)構(gòu)上固有的缺陷故而形成開發(fā)新型高效立軸風(fēng)力機(jī)的主要技術(shù)趨勢[7]。立軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括風(fēng)輪、增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件[4]。由于風(fēng)能的含能密度太小，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和制造能力分析，應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)利用地面 50－100 米的風(fēng)力資源，因此高效大型的立軸風(fēng)力機(jī)成為必然選擇。大型高效的立軸風(fēng)力機(jī)佇立在風(fēng)力發(fā)電場上，必須進(jìn)行風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的動力結(jié)構(gòu)分析、靜力結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)

有的采用玻璃纖維或其它復(fù)合材料蒙皮則效果更好。大、中型風(fēng)力機(jī)使用木制葉片時(shí),不象小型風(fēng)力機(jī)上用的葉片由整塊木料制作, 而是用很多縱向木條膠接在一起(圖1.3a) ,以便于選用優(yōu)質(zhì)木料,保證質(zhì)量。有些木料葉片的翼型后緣部分可填塞質(zhì)地很輕的泡沫塑料, 表面再包以玻璃纖維形成整體(圖1.3b) 。采用泡沫塑料的優(yōu)點(diǎn)不僅可以減輕重量, 而且能使翼型重心前移(重心移至靠前緣四分之一弦長處最佳) 。這樣可以減少葉片轉(zhuǎn)動時(shí)所產(chǎn)生的不良振動,對于大、中型風(fēng)力機(jī)葉片尤為重要。為了減輕葉片重量, 有的葉片用一根金屬管作為受力梁, 以蜂窩結(jié)構(gòu)、泡沫塑料或輕木作中間填充物

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪振動模態(tài)分析[J]. 李德源,葉枝全,包能勝,陳嚴(yán).  太陽能學(xué)報(bào). 2004(01)
[2]世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 李亞西,武鑫,趙斌,許洪華.  太陽能. 2004(01)
[3]風(fēng)力發(fā)電技術(shù)探討[J]. 楊金明,吳捷,楊俊華,董萍.  太陽能. 2003(03)
[4]基于有限元法的風(fēng)力機(jī)塔架結(jié)構(gòu)動態(tài)分析[J]. 陸萍,秦惠芳,欒芝云.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2002(09)
[5]水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪靜態(tài)結(jié)構(gòu)特性試驗(yàn)研究[J]. 曹人靖,劉道興.  太陽能學(xué)報(bào). 2001(04)
[6]風(fēng)力發(fā)電講座 第一講 風(fēng)力機(jī)的類型與結(jié)構(gòu)[J]. 倪受元.  太陽能. 2000(02)
[7]大型風(fēng)力機(jī)玻璃鋼葉片設(shè)計(jì)[J]. 陳余岳.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 1998(04)
[8]關(guān)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的幾點(diǎn)思考[J]. 張照煌,劉衍平,李林.  電力情報(bào). 1998(02)
[9]風(fēng)力機(jī)筒形塔架結(jié)構(gòu)靜動態(tài)特性的有限元分析[J]. 陸萍,黃珊秋,張俊,宋憲耕.  太陽能學(xué)報(bào). 1997(04)
[10]一種巨型風(fēng)力機(jī)的設(shè)想[J]. 童邦樹.  農(nóng)村能源. 1997(03)



本文編號：3475495