文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
风机叶片结构分析与优化设计
姓名:李成良
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:梅启林;王继辉
20081101
摘要尖损失和轮毂损失修正系数引入动量一理论,使得轴向诱导因子和周向诱导因子近年来,“能源危机’’越来越引起人们的重视,能源短缺使得可再生能源得到空前发展。“绿色能源缫汛当槿颍缒茏魑H≈痪∮弥唤叩目稍生能源在近几年得到了迅速发展,世界上不少国家都把开发利用风能作为一项能源政策。我国作为能源消费大国,近年来风电行业因政府的大力支持而得到快速发展,但我国的风电技术与风电发达国家相比差距很大,级以上风电设备设计技术基本依赖进口,作为风电机组关键部件之一的叶片尤其如此。因此,加快风电技术成为当务之急,本文在北京玻钢院复合材料有限公司和国家“十一五萍贾С偶苹钅С窒拢根据现有进口叶片,着重对大型水平轴风机叶片进行结构分析和优化设计进行了研究,取得了如下成果:枚恳灰端乩砺劢⒘私衔M晟频姆缏忠镀阅芊治瞿P停的在计算中更加精确,研究了风剪切和偏航对风力机气动性能的影响;建立风力机坐标系,研究风力机的数学模型,包括工况模型和风力机模型,以及各种载荷的计算,包括空气动力载荷、重力和离心力载荷、惯性载荷和操纵载荷等,为叶片的结构分析和优化设计奠定基础;菀镀峁狗治龅挠邢拊@砺郏么笮屯ㄓ糜邢拊H砑嗀建立叶片的实体模型,采用壳单元蚐对模型进行离散化,建立叶片的有限元模型,对建好的有限元模型施加工况条件,进行结构分析,主要包括强度分析、模态分析和稳定性分析等,完成了一整套利用有限元软件对大型叶片进行校核分析的方法,摸索出了具有复杂气动外形和内部铺层结构的复合材料叶片建模的有效方法;萁峁狗治鼋峁砸镀钠滩憬峁菇杏呕杓疲肁进行反复分析校核,确定最终铺层方案,并在结构性能上对优化后的叶片结构进行分析,结果证明了优化后的叶片不仅在性能上具有优越性,而且简化了成型工艺,降低了制造难度,这说明该优化方案基本上合理可行,并具有一定的适用性。关键词:风力发电,风机叶片,结构分析,优化设计武汉理工大学硕士学位论文
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独创性声明关于论文使用授权的说明签名:茎掌冢忽栊牵豪价C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明,所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过后材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,’即学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印、或其他复制手段保存论文。
第一章绪论弟一早瑁化能源危机和“绿色能源世纪年代以后,由于石油危机的爆发,对世界经济造成巨大影响,国际舆论开始关注起世界“能源危机’’问题。根据经济学家和科学家的普遍估计,到本世纪中叶,也即年左右,石油资源将会开采殆尽,那么“能源危机将是不可避免的。因此,人类必须估计到因非可再生矿物能源资源枯竭可能带来的危机,将注意力转移到新的能源结构上,尽早探索、研究、开发和利用新能源资源。否则,就可能因为向大自然索取过多而造成严重的后果,以至使人类自身的生存受到威胁。能源是经济和社会发展的重要物质基础,随着全球原油价格的持续上涨,新能源的开发和利用越来越受到重视。水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等可再生能源,资源潜力大,环境污染低,可永续利用,是有利于人与自然和谐发展的重要能源,因此又被称为“绿色能源’’。开发和利用“绿色能源’’是解决能源危机的重要途径,是实现人类可持续发展的“必由之路J澜缟现要的可再生能源发展情况如下:缢Ψ⒌缡悄壳白畛墒斓目稍偕茉捶⒌缂际酰谑澜绺鞯氐玫焦泛应用。目前经济发达国家水能资源已基本开发完毕,水电建设主要集中在发展镏誓芟执镏誓艿姆⒄狗较蚴歉咝褰嗬茫镏首;晃S质能源,包括电力、燃气、液体燃料和固体成型燃料等。生物质发电包括农林生物质发电、垃圾发电和沼气发电等。全世界生物质发电主要集中在北欧和美国;生物燃料乙醇主要集中在巴西、美国;生物柴油主要集中在德国;沼气已是成熟的生物质能利用技术,在欧洲、中国和印度等地已建设了大量沼气工程和分散的组和大型并网风力发电机组,小型风力机技的术已基本成熟。近年来,并网风电机组的单机容量不断增大,风电场建设已从陆地向海上发展,风电装机容量最近昀雌骄暝龀ぢ矢叽ァK孀欧绲绲募际踅胶陀