【摘要】：隨著石油資源的日益緊缺，全球的各經(jīng)濟(jì)體都將發(fā)展可再生能源作為重要的國家戰(zhàn)略來部署。2011年的日本核電站事故，讓太陽能、風(fēng)能等清潔的可再生能源再一次成為人們關(guān)注的焦點。我國規(guī)劃到2015年和2020年風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1億千瓦和1.8億千瓦。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要部件，其約占風(fēng)力機(jī)組總成本的20%，并且要求其能在戶外環(huán)境中運(yùn)行20年，旋轉(zhuǎn)將近108次。風(fēng)力機(jī)葉片的氣動特性和材料力學(xué)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)能否穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。 本文是國家自然科學(xué)基金項目“兆瓦級風(fēng)能發(fā)電機(jī)組葉片的動態(tài)特性研究與壽命預(yù)測（51065026）”的子項目，主要是確定大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中的氣動特性，得到葉片載荷數(shù)據(jù)位后續(xù)整機(jī)的優(yōu)化設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。具體內(nèi)容如下： 首先，利用ANSYS-DM軟件建立風(fēng)力機(jī)葉片截面翼型的二維模型，選定實驗參數(shù)，對比分析不同湍流模型模擬高雷諾數(shù)下翼型氣動特性的結(jié)果，選擇能較好反映翼型周圍流場和表面壓力分布計算模型； 其次，利用ANSYS-FLUENT軟件，運(yùn)用選定的計算流體動力學(xué)模型，模擬兆瓦級風(fēng)力機(jī)葉片在運(yùn)行過程中，不同來流狀況，不同初始安裝角下的葉片周圍氣流流動規(guī)律和和表面壓力分布狀態(tài)，分析其氣動特性變化規(guī)律和產(chǎn)生原因。 最后，利用GH-BLADE軟件求解風(fēng)力機(jī)在特定工況下的氣動載荷，以此數(shù)據(jù)為參考，對比分析FLUENT軟件求解所得的葉片表面壓力載荷的異同，驗證利用計算流體動力學(xué)模擬兆瓦級風(fēng)力機(jī)葉片氣動特性的正確性。 本文建立葉片三維實體模型和計算流體動力學(xué)模型，模擬了兆瓦級風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行過程中的氣動特性，得到了風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行過程中的載荷數(shù)據(jù)。為后續(xù)風(fēng)力機(jī)組整機(jī)的優(yōu)化設(shè)計和運(yùn)行過程中控制策略的研究打下基礎(chǔ)，對提高整機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和整機(jī)壽命，具有重要意義。
【圖文】：

是其在試驗驗證方面有著國內(nèi)無法比擬的優(yōu)勢。如丹麥的 LM 公司，其纖維和樹脂工藝生產(chǎn)始于 1952 年，利用玻璃纖維和樹脂生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電 1978 年。多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和以研發(fā)為重點戰(zhàn)略部署使其在葉片生直處于世界先進(jìn)水平。LM 公司內(nèi)部就派駐有丹麥官方認(rèn)可和批準(zhǔn)測試麥計量認(rèn)可基金，其測試結(jié)果可以作為挪威和德國船級社的基本參考 LM 公司的葉片測試主要有靜態(tài)測試（圖 1）、動態(tài)測試（圖 2）和沖擊試態(tài)測試中，葉片沿展向，按一定間隔利用鋼絲繩被緩慢的施加載荷直至態(tài)試驗中，葉片在揮舞和擺振方向按照設(shè)定的頻率振蕩，其次數(shù)最少為，而葉片也大，頻率越低，1.5MW 的 27.3m 的葉片要 3.5 個月，而 5Mm 的葉片動態(tài)測試甚至要 1 年；在葉片的材料或者是設(shè)計形狀發(fā)生較大進(jìn)行破壞性的沖擊試驗，然后切開葉片破壞部位，利用紅外線探測儀、鏡等查明原因【6】。

是其在試驗驗證方面有著國內(nèi)無法比擬的優(yōu)勢。如丹麥的 LM 公司，其纖維和樹脂工藝生產(chǎn)始于 1952 年，利用玻璃纖維和樹脂生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電 1978 年。多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和以研發(fā)為重點戰(zhàn)略部署使其在葉片生直處于世界先進(jìn)水平。LM 公司內(nèi)部就派駐有丹麥官方認(rèn)可和批準(zhǔn)測試麥計量認(rèn)可基金，其測試結(jié)果可以作為挪威和德國船級社的基本參考 LM 公司的葉片測試主要有靜態(tài)測試（圖 1）、動態(tài)測試（圖 2）和沖擊試態(tài)測試中，葉片沿展向，按一定間隔利用鋼絲繩被緩慢的施加載荷直至態(tài)試驗中，，葉片在揮舞和擺振方向按照設(shè)定的頻率振蕩，其次數(shù)最少為，而葉片也大，頻率越低，1.5MW 的 27.3m 的葉片要 3.5 個月，而 5Mm 的葉片動態(tài)測試甚至要 1 年；在葉片的材料或者是設(shè)計形狀發(fā)生較大進(jìn)行破壞性的沖擊試驗，然后切開葉片破壞部位，利用紅外線探測儀、鏡等查明原因【6】。
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TK83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2686661