【摘要】：為了更好地發(fā)展我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電事業(yè),實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的國(guó)產(chǎn)化,必須通過深入系統(tǒng)的研究,掌握風(fēng)力機(jī)及關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)和分析技術(shù)。本文根據(jù)傳統(tǒng)的葉片設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了400W小型水平軸風(fēng)力機(jī)葉片,生成了三維幾何模型。然后采用有限元方法對(duì)葉片進(jìn)行了振動(dòng)模態(tài)分析,得到各階振動(dòng)頻率和振型,為防止結(jié)構(gòu)共振提供了依據(jù)。針對(duì)小型風(fēng)力機(jī)葉片強(qiáng)度分析的特點(diǎn),提出了一種梁?jiǎn)卧c實(shí)體單元相結(jié)合的高效率的有限元建模方法,并將分析結(jié)果與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比,驗(yàn)證了該建模方法的有效性。最后,用該方法分析了自行設(shè)計(jì)的應(yīng)用于風(fēng)光互補(bǔ)路燈的小型風(fēng)力機(jī)葉片在額定風(fēng)速下的受力與變形,驗(yàn)證了葉片的安全性。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TK83
【圖文】：

2.1 風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)介紹風(fēng)力發(fā)電機(jī)從結(jié)構(gòu)上可分為兩類。一是垂直軸風(fēng)力機(jī)，風(fēng)輪軸是垂直布置的葉片帶動(dòng)風(fēng)輪軸驅(qū)動(dòng)所要驅(qū)動(dòng)的機(jī)械。其二是水平軸風(fēng)力機(jī)，葉片安裝在水平軸葉片接受風(fēng)能轉(zhuǎn)動(dòng)去驅(qū)動(dòng)所要驅(qū)動(dòng)的機(jī)械�，F(xiàn)在世界上廣泛使用的用于并網(wǎng)發(fā)電風(fēng)力機(jī)多為三葉片的水平軸大型風(fēng)機(jī)。1．垂直軸風(fēng)力機(jī)現(xiàn)代垂直軸風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)很少商品化生產(chǎn)。主要原因是效率低，需啟動(dòng)設(shè)備但垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)很多，增速器、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、發(fā)電機(jī)都可以安裝在面上，安裝、維修都非常方便，不用調(diào)向，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)比較典型的是達(dá)里垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和 S 型風(fēng)輪垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，如圖 2-1[22]。

水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前世界各國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)最為成功的一種形式。水平軸風(fēng)力機(jī)的發(fā)展也是經(jīng)過了由低速到高速逐漸發(fā)展的階段。水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪圍繞一個(gè)水平軸旋轉(zhuǎn)，工作時(shí)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，如圖 2-2 所示。風(fēng)輪上的葉片是徑向安置的，與旋轉(zhuǎn)軸相垂直，并與風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面成一個(gè)角度 (安裝角)。風(fēng)輪葉片數(shù)目的多少，視風(fēng)力機(jī)的用途而定。用于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)力機(jī)一般葉片數(shù)取1-4(大多為 2 片或 3 片)，而用于風(fēng)力提水的風(fēng)力機(jī)一般取葉片數(shù) 12-24。葉片數(shù)多的風(fēng)力機(jī)通常稱為低速風(fēng)力機(jī)，它在低速運(yùn)行時(shí)，有較高的風(fēng)能利用系數(shù)和較大的轉(zhuǎn)矩。它的起動(dòng)力矩大，起動(dòng)風(fēng)速低，因而適用于提水。葉片數(shù)少的風(fēng)力機(jī)通常稱為高速風(fēng)力機(jī)，它在高速運(yùn)行時(shí)有較高的風(fēng)能利用系數(shù)，但起動(dòng)風(fēng)速較高。由于其葉片數(shù)很少，在輸出同樣功率的條件下比低速風(fēng)輪要輕得多，因此適用于發(fā)電。

圖 2-3 大型水平軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.2-3 Structure of horizontal axis wind turbine2.2 風(fēng)力機(jī)翼型結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)特性.2.1 翼型幾何參數(shù)翼型的氣動(dòng)性能直接與翼型外形有關(guān)。圖 2-4 所示的在風(fēng)輪半徑為 r 處取一寬度 dr 的葉素。通常，翼型外形由下列幾何參數(shù)決定。(1) 翼的前緣 A：翼的前部 A 為圓頭；(2) 翼的后緣 B：翼的尾部 B 為尖型；(3) 翼弦 C：翼的前緣 A 與后緣 B 的連線稱翼的弦，AB 的長(zhǎng)是翼的弦長(zhǎng) C；(4) 中弧線：翼型內(nèi)切圓圓心的連線為中弧線，對(duì)稱翼型中弧線與翼弦重合；(5) 翼的上表面 Upper：翼弦上面的弧面；

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃知龍;劉沛清;趙萬里;;某兆瓦級(jí)水平軸風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估[J];電網(wǎng)與清潔能源;2010年01期

2 包耳,邵曉榮,劉德庸;風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)的新方法[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2005年02期

3 陳紹杰;申振華;徐鶴山;;復(fù)合材料與風(fēng)力機(jī)葉片[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2008年02期

4 陳紹杰;申振華;徐鶴山;;復(fù)合材料與風(fēng)力機(jī)葉片[J];可再生能源;2008年02期

5 張果宇;馮衛(wèi)民;劉長(zhǎng)陸;俞劍鋒;;風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)與氣動(dòng)性能仿真研究[J];能源研究與利用;2009年01期

6 冀潤(rùn)景;;風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法的發(fā)展[J];中國(guó)電力教育;2006年S1期

7 包道日娜;劉志璋;田瑞;;離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法研究[J];應(yīng)用能源技術(shù);2007年12期

8 李新梅;孫文磊;;淺析風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片關(guān)鍵技術(shù)[J];機(jī)械制造;2009年01期

9 鞏真;劉志璋;馮國(guó)英;;低風(fēng)速離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計(jì)[J];能源工程;2008年05期

10 李少華;匡青峰;吳殿文;郭婷婷;王梅麗;;1.2MW風(fēng)力機(jī)整機(jī)流場(chǎng)的數(shù)值模擬[J];動(dòng)力工程學(xué)報(bào);2011年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳余岳;王強(qiáng);;600 kW風(fēng)力機(jī)玻璃鋼葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[A];復(fù)合材料：生命、環(huán)境與高技術(shù)——第十二屆全國(guó)復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

2 陳余岳;張錦南;王強(qiáng);周利峰;;660kW風(fēng)力機(jī)玻璃鋼葉片研制[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2003年

3 李杰;趙萍;鐘賢和;;DF77葉片三維流場(chǎng)數(shù)值分析[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2011年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

4 韓曉亮;汪建文;;基于Labwindows/CVI的離網(wǎng)型風(fēng)力機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)的改造與應(yīng)用[A];全國(guó)第20屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議(CACIS·2009)暨全國(guó)第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2009年

5 嵇麗麗;陳昊;;基于Matlab的風(fēng)力機(jī)特性模擬[A];江蘇省電工技術(shù)學(xué)會(huì)成立十周年慶典暨2004年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

6 邱少軍;蔣仕龍;樓云江;李文博;劉超川;胡旭光;;MW級(jí)風(fēng)力機(jī)變槳系統(tǒng)擾動(dòng)力的仿真研究[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

7 陳余岳;張錦南;王強(qiáng);周利峰;;660kW風(fēng)力機(jī)玻璃鋼葉片研制[A];21世紀(jì)太陽能新技術(shù)——2003年中國(guó)太陽能學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

8 陳余岳;張錦南;王強(qiáng);周利峰;;660kW風(fēng)力機(jī)玻璃鋼葉片研制[A];中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)2004年年會(huì)論文集[C];2004年

9 賀德馨;;風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)軟件包[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊(cè)）[C];2001年

10 陳余岳;;玻璃鋼復(fù)合材料在可再生能源-風(fēng)能中的應(yīng)用[A];第十五屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 ;我國(guó)風(fēng)力機(jī)發(fā)展駛?cè)搿翱燔嚨馈盵N];中國(guó)農(nóng)機(jī)化報(bào);2002年

2 記者周龍;蘭州理工大景泰風(fēng)力機(jī)外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)基地運(yùn)行良好[N];白銀日?qǐng)?bào);2010年

3 上海玻璃鋼研究所總工陳余岳 供稿;風(fēng)力機(jī)玻璃鋼/復(fù)合材料葉片[N];中國(guó)建材報(bào);2004年

4 段心鑫;國(guó)內(nèi)最大級(jí)別風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片成功下線[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2007年

5 邵生余;發(fā)展海上風(fēng)電不能急于求成[N];新華日?qǐng)?bào);2008年

6 羅建祥邋記者 張麗輝;我省風(fēng)電葉片工程技術(shù)研究中心通過驗(yàn)收[N];河北日?qǐng)?bào);2007年

7 茍保平;甘肅風(fēng)力機(jī)研究中心揭牌[N];甘肅日?qǐng)?bào);2008年

8 記者 賀耀堂;曾培炎來連調(diào)研考察[N];連云港日?qǐng)?bào);2007年

9 記者 馬效軍　實(shí)習(xí)生 郜峰;全國(guó)風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)在蘭召開[N];甘肅日?qǐng)?bào);2005年

10 ;俄小巧風(fēng)力發(fā)電站方便運(yùn)輸操作簡(jiǎn)便[N];新華每日電訊;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 范忠瑤;風(fēng)力機(jī)定常與非定常氣動(dòng)問題的數(shù)值模擬研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

2 周文平;時(shí)間步進(jìn)自由尾跡方法建模及水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能分析[D];重慶大學(xué);2011年

3 莊月晴;Magnus效應(yīng)作用下的風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能及流動(dòng)控制的數(shù)值研究[D];上海大學(xué);2012年

4 趙丹平;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片模型氣動(dòng)載荷研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

5 褚亞旭;基于CFD的液力變矩器設(shè)計(jì)方法的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2006年

6 齊志遠(yuǎn);小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能量管理集成控制的研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2009年

7 張悅;混雜系統(tǒng)建模與控制方法研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2008年

8 葉杭冶;大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制算法研究[D];浙江大學(xué);2008年

9 肖運(yùn)啟;雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制與優(yōu)化運(yùn)行研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2008年

10 徐寶清;水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 薛正福;風(fēng)力機(jī)適應(yīng)性葉片的參數(shù)化建模與有限元分析[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2009年

2 韋麗珍;基于ANSYS風(fēng)力機(jī)葉片的載荷研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2009年

3 劉曉燕;風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

4 范正萍;垂直軸微風(fēng)發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計(jì)與模擬分析[D];廈門大學(xué);2008年

5 師英;大型風(fēng)力機(jī)機(jī)械系統(tǒng)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

6 伍海濱;水平軸風(fēng)力機(jī)動(dòng)態(tài)氣動(dòng)問題研究及軟件開發(fā)[D];汕頭大學(xué);2004年

7 唐進(jìn);提高風(fēng)力機(jī)葉型氣動(dòng)性能的研究[D];清華大學(xué);2004年

8 聶晶;小型風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計(jì)[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2005年

9 何蘭芳;風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片扭轉(zhuǎn)的動(dòng)力特性數(shù)值分析與研究[D];華中科技大學(xué);2007年

10 黃繼雄;風(fēng)力機(jī)專用新翼型及其氣動(dòng)特性研究[D];汕頭大學(xué);2001年

本文編號(hào)：2784328