風能作為一種可再生能源,在煤、石油和天然氣等非可再生能源日益枯竭以及全世界對可持續(xù)發(fā)展要求的情況下,正越來越受到全世界的關注,風力發(fā)電技術也成為各國學者競相研究的熱點。本文對大型水平軸風力機的氣動優(yōu)化設計、載荷計算、固有特性和故障分析方面進行了研究。論文主要內(nèi)容如下: 基于國家863計劃課題“風力機先進翼型族的設計與實驗研究”(2007AA05Z448),采用西北工業(yè)大學新設計的NPU-WA翼型族,基于風力機空氣動力學中的基本理論—葉素動量理論,葉片優(yōu)化設計理論和NPU-WA翼型族的氣動特性,以槳葉各截面的弦長和扭角為設計變量,以風力機年輸出功率最大為目標,建立水平軸風力機總體葉片優(yōu)化設計方法,采用遺傳算法進行尋優(yōu),設計出1.5MW風力發(fā)電機組的葉片。并考慮葉尖損失、輪轂損失、葉柵效應和軸向因子修正的影響,對設計葉片進行精確氣動性能計算。將設計葉片與已有商業(yè)葉片進行對比,結果顯示設計葉片氣動性能優(yōu)于已有葉片。進而也說明了新設計的WA翼型具有優(yōu)越的氣動性能。 載荷計算是葉片結構分析的基礎,葉片載荷對風機穩(wěn)定性影響很大,通過對葉片的載荷分析,計算了在穩(wěn)態(tài)風場和湍流風場中葉片所受載荷情況,同時按照IEC61400-1標準設定工況,計算出葉片根部的極限載荷。 運用迭代法計算設計葉片的固有頻率,同時從扭轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和槳距角方面分析對葉片固有頻率的影響。葉片在風載荷作用下,極易發(fā)生振動和彈性變形,氣動阻尼在運動中扮演了非常重要的角色。針對實際運行中葉片剎車軸斷裂故障,從氣動阻尼方面進行分析。本文通過研究葉片截面氣動阻尼特性,建立的風力機葉尖氣動阻尼模型,重點考慮剎車過程中的氣動阻尼變化情況,計算出葉尖剎車軸的氣動阻尼,然后基于葉尖結構動力學運動方程,計算葉尖位移,從而判斷葉尖剎車軸是否斷裂。
【學位單位】：汕頭大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2011
【中圖分類】：TK83

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本文編號：2817423