風(fēng)能作為一種重要的清潔可再生的能源,受到世界各國的青睞,風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為很多國家的主要的能源來源。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟,風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量越來越大,由此帶來風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪直徑尺寸增大,風(fēng)輪的主要組成部件葉片的尺寸和重量也相應(yīng)的增加。風(fēng)力機(jī)葉片作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中重要的能量轉(zhuǎn)換和受力部件,在實(shí)際的運(yùn)行工作中受到多種載荷的作用,風(fēng)力機(jī)葉片容易產(chǎn)生較大變形,以及造成葉片結(jié)構(gòu)應(yīng)變/應(yīng)力的集中,從而影響風(fēng)力機(jī)組的安全運(yùn)行和葉片的使用壽命。因此,對風(fēng)力機(jī)葉片載荷與其位移變形、應(yīng)力/應(yīng)變耦合的研究具有重大的理論研究意義和較大的工程應(yīng)用價(jià)值。重力載荷、慣性載荷和氣動(dòng)載荷是風(fēng)力機(jī)葉片運(yùn)行中承受的主要載荷,葉片載荷分析的復(fù)雜性主要源于各種載荷的耦合特性。本文參照某1.5MW風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì),基于相似理論,對葉片整體尺寸進(jìn)行縮小,利用三維建模軟件建立本課題研究葉片的實(shí)體模型,將模型導(dǎo)入到有限元軟件ANSYS中進(jìn)行葉片的流固耦合計(jì)算。利用靜力結(jié)構(gòu)分析模塊,對風(fēng)力機(jī)葉片模型施加不同載荷進(jìn)行靜力計(jì)算,分析了單一載荷工況下葉片變形位移和變形后葉片結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變的分布,通過對單一載荷工況下位移及應(yīng)力/應(yīng)變特征分...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 本課題的研究背景
        1.1.1 全球風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 本課題研究目的和意義
    1.3 風(fēng)力機(jī)葉片載荷和應(yīng)變/應(yīng)力的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 風(fēng)力機(jī)葉片載荷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)應(yīng)變/應(yīng)力的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容
第二章 風(fēng)力機(jī)的理論基礎(chǔ)和葉片載荷分析及建模
    2.1 水平軸風(fēng)力機(jī)的基本理論
        2.1.1 貝茨理論
        2.1.2 動(dòng)量理論
        2.1.3 葉素理論
        2.1.4 渦流理論
    2.2 水平軸風(fēng)力機(jī)葉片的基本載荷分析
        2.2.1 氣動(dòng)力載荷
        2.2.2 重力載荷
        2.2.3 離心力載荷
    2.3 風(fēng)力機(jī)葉片三維實(shí)體建模
        2.3.1 葉片截面翼型的選擇
        2.3.2 葉片各個(gè)剖面翼型空間實(shí)際坐標(biāo)
        2.3.3 利用Solidworks建立實(shí)體模型
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于ANSYS風(fēng)力機(jī)葉片的流固耦合和靜力計(jì)算分析
    3.1 流固耦合理論基礎(chǔ)
        3.1.1 流體控制方程
        3.1.2 固體控制方程
        3.1.3 流固耦合方程
        3.1.4 單向流固耦合分析
    3.2 流固耦合的參數(shù)設(shè)置
        3.2.1 計(jì)算流程和模塊連接
        3.2.2 流場計(jì)算域和網(wǎng)格劃分
        3.2.3 計(jì)算域邊界條件設(shè)置
        3.2.4 求解器設(shè)置
        3.2.5 靜力結(jié)構(gòu)計(jì)算分析
    3.3 結(jié)果及分析
        3.3.1 風(fēng)力機(jī)葉片靜壓力分布分析
        3.3.2 不同載荷工況下風(fēng)力機(jī)葉片變形分析
        3.3.3 風(fēng)力機(jī)葉片應(yīng)變/應(yīng)力分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 風(fēng)力機(jī)葉片變形位移試驗(yàn)
    4.1 試驗(yàn)方法及原理
        4.1.1 DIC測試方法原理
        4.1.2 立體攝像原理
    4.2.試驗(yàn)材料及設(shè)備儀器
        4.2.1 風(fēng)電葉片材料及尺寸
        4.2.2 試驗(yàn)儀器設(shè)備
    4.3 試驗(yàn)內(nèi)容及過程
        4.3.1 試驗(yàn)內(nèi)容
        4.3.2 試驗(yàn)過程
    4.4 試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.4.1 60°位置葉片在不同轉(zhuǎn)速工況下的變形位移
        4.4.2 -60°位置葉片在不同轉(zhuǎn)速工況下的變形位移
        4.4.3 試驗(yàn)與模擬對比分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間取得的科研成果



本文編號(hào)：3996717