【摘要】：隨著化石能源的過度消耗以及環(huán)境問題,風能越來越受到重視,各國都在努力開發(fā)本國的風能資源。近幾年我國的風能發(fā)電事業(yè)有了很大的發(fā)展,但我國關于風力發(fā)電技術的研究仍遠落后于先進國家,尤其是對葉片的研究。本文所研究的是一個應用于垂直軸風力機上的直葉片,采用理論分析和有限元數值模擬相結合的方法,主要工作和成果如下： 1)回顧風力發(fā)電的研究背景,介紹以往垂直軸風力機的研究工作,并闡述了垂直軸風力機的空氣動力學設計理論,給出了垂直軸風力機的流管理論模型,分析了垂直軸風力機的運行狀態(tài)。論文首次推導出了推動風輪旋轉的轉矩力的計算公式,據此導出了垂直軸風機轉動力矩的計算公式。 2)考慮葉片的風動流場環(huán)境,采用流場分析軟件FLUENT,計算直葉片翼型的氣動性能參數,研究表明該翼型具有較好的空氣動力學性能,翼型的升阻比較高；利用FLUENT軟件對葉片表面風壓進行計算。 3)使用MRF模型計算模擬三葉片垂直軸風力機,得到垂直軸風力機周圍區(qū)域的流場情況,為進一步研究實際風致流場下的壓力場變化打下了基礎。 4)詳細闡述了從FLUENT中提取風壓數據并通過EXCEL和MATLB轉換成適合輸入ANSYS中的方法,此方法可以為精確計算風載的作用提供一些思路；在兩種工況下對風機葉片進行了力學分析,研究表明葉片的連接點處受力最大,在葉片結構設計時,需要對葉片連接點處重點加強,對受力較小的位置如葉尖處可適當減少材料。為了給動力分析做準備,本文對葉片進行了模態(tài)分析。對風載下葉片的疲勞壽命進行了估算。 5)采用有限元法對塔架進行工程上比較關注的模態(tài)分析和穩(wěn)定性分析。通過模態(tài)分析,可得塔架的各階固有頻率與葉片的各階固有頻率相差很大,不會發(fā)生共振現象；通過穩(wěn)定性分析,得到了塔架的屈曲臨界彎矩,塔架失穩(wěn)傾向不大；并提出了一個適合工程應用的穩(wěn)定性分析建議。 以上所做的工作,目的是希望尋找一種研究風機葉片結構特性的新方法,為以后的風力機葉片設計和研究提供一種新途徑和參考；本文對葉片的研究所得出的結論,可供葉片設計時參考。
【圖文】：

水平軸風力

二章垂直軸風力機空氣動力學設計理論風力運行狀態(tài)分析概念幾何參數限長的等剖面直機翼的空氣動力特性即為翼型的氣動性能。由動沿翼展沒有速度分量，流動參數只在與展向垂直的平面內流場，因而又稱為二維機翼。翼型的幾何形狀，即幾何特性，力特性。翼型的幾何參數包括中弧線、前緣、前緣半徑、后緣度、弦長、厚度和彎度[20】(如圖2.1)。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TK83

【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 楊溢;譚宗柒;葉惠軍;周玉瓊;;垂直軸風輪機葉片氣動特性模擬與分析[J];三峽大學學報(自然科學版);2012年06期

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本文編號：2632561